Chimia săpunului și unele aplicații
Introducere
În fiecare zi, activitățile noastre comune ne pun în contact cu acest produs chimic și trebuie doar să știm că este folosit pentru curățare, că are de obicei un miros plăcut și că formele sale pot fi variate. Cu toate acestea, avem puține informații cu privire la compoziția sa chimică. Acest articol se referă la modul în care, de-a lungul istoriei, rolul săpunului a fost important pentru dezvoltarea noilor tehnologii, derivate din nevoile globale ale societății. Impactul cererii pentru acest produs este observat în metodele utilizate pentru a-l produce. Chimia din spatele acestui produs răspunde la mai multe necunoscute: Cum funcționează săpunul? De ce face bule? De ce curat? De unde vine? De ce diferitele lor prezentări? Este săpun și detergent la fel?
Totul începe cu grăsimi de origine animală sau uleiuri vegetale care sunt transformate în săpunuri. Nu este o chestiune de magie: aceasta se numește chimie și implică o reacție foarte simplă numită saponificare (WADE, 2004). Un săpun conține sărurile de sodiu sau potasiu ale acizilor grași, un produs al amestecului unui corp gras (trigliceride cu un alcalin, care poate fi hidroxid de sodiu sau potasiu).
Cum merge un săpun?
Ca și cum ar fi o baterie cu poli pozitivi și negativi, o moleculă de săpun are, de asemenea, două capete de afinitate diferită.
Figura 2 reprezintă o moleculă de săpun. În roșu, capul, cu încărcare, este asemănător cu apa, deoarece au o polaritate similară. Lanțul albastru, numit lipofil, este legat de grăsimi și respinge apa (CLAYDEN, 2005). Datorită acestei structuri, săpunul are o dublă afinitate față de polaritatea altor molecule și poate fi orientat în funcție de mediul în care se găsește.
Am auzit vreodată expresia „Tu și cu mine suntem ca uleiul și apa, nu putem fi niciodată împreună”. Cuvinte foarte puternice. Oricine folosește această expresie este probabil să nu fie familiarizat cu chimia săpunului, care poate reduce tensiunea superficială și astfel poate crea un efect de emulsifiere care este foarte aproape de amestecare.
În apă, săpunul se formează între 100 și 200 de miceli; adică asociații sau conglomerate de molecule care își orientează capetele cu sarcină spre suprafața agregatului molecular, în timp ce lanțurile alifatice rămân în interior. Micela este o particulă stabilă din punct de vedere energetic, întrucât grupurile încărcate sunt legate prin legături de hidrogen cu energie scăzută cu moleculele de apă din jur, în timp ce grupurile asemănătoare grăsimilor sunt orientate spre interiorul micelei și interacționează cu altele.
Săpunurile se curăță din cauza diferitelor afinități ale capetelor moleculelor lor. Murdăria grasă nu este ușor îndepărtată doar cu apă, care o respinge deoarece este insolubilă în ea. Cu toate acestea, săpunul are un lanț alifatic sau hidrocarbonat lung, neîncărcat, care interacționează cu grăsimile, dizolvându-le, în timp ce regiunea încărcată este orientată spre exterior, formând picături. Odată ce suprafața picăturii de grăsime este acoperită de multe molecule de săpun, se formează o micelă cu o picătură mică de grăsime în interior. Această picătură de grăsime este ușor dispersată în apă, deoarece este acoperită de capetele cu anioni de încărcare sau carboxilat ai săpunului, așa cum se vede în Figura 3. Amestecul rezultat din două faze insolubile (apă și grăsime), cu o fază dispersată în cealaltă sub formă de picături mici, se numește emulsie. Prin urmare, se spune că grăsimea a fost emulsionată de soluția de săpun. În acest fel, în procesul de spălare cu săpun, grăsimea este îndepărtată cu apa de spălat.
Fundal istoric
Figura 4. Sumerian Table, preluat de pe http://www.cosmeticanatural100x100.es/breve-historia-del-jabon-primera-parte/ Săpunul ocupă astăzi un loc esențial în societate. Atrage prin aroma, textura și bulele sale, atribute care determină utilizarea specială care i-a fost dată încă de la primele civilizații. Deși data exactă la care a fost pregătită prima dată nu poate fi specificată, există indicii că a fost folosită încă din 2500 î.Hr. Sumerienii, conform unei tablete de lut cuneiforme, au folosit o substanță preparată prin amestecarea apei, a alcalinilor și a uleiului de salcâm pentru a spăla lâna (SPITZ, 2010). Se crede că cuvântul săpun, din latinescul saponem, provine din muntele Sapo, unde au fost sacrificate animale a căror grăsime, topită, a fost târâtă împreună cu cenușa și noroiul până la malurile Tibrului (WILCOX, 2000).
Papirusul Ebers, un tratat medical datând din 1500 î.Hr, susține că egiptenii foloseau săpunul ca unguent pentru vindecarea infecțiilor pielii (BARDINET, 1995); în plus, și-au perfecționat producția amestecând grăsimi animale și uleiuri vegetale, săruri alcaline și cenușă dacă doreau o substanță spumoasă. În domnia lui Nabonidus (556-539 î.Hr.) în Babilon, acesta a fost preparat cu ulei de susan, cenușă și chiparos, deși a fost folosit pentru spălarea suprafețelor (LEVEY, 1958). Pentru evrei, baia însemna și curățare spirituală: cartea Ieremia (627 î.Hr.) conține cuvântul ebraic bôrîth, care înseamnă „legume alcaline”, care era probabil un amestec de plante native arse pentru a obține un compus cu săpun (REGINA și VALERA, 1960; SPITZ, 2010).
Figura 5. Spălarea părului în comunitățile mexicane.
Figura 6. Rădăcina plantei Xiuhamolli. Locuitorii Americii prehispanice aveau obiceiul de a se scălda zilnic și de a-și spăla des hainele. Pentru aceasta au folosit două intrări: pentru spălarea hainelor, rădăcina plantei de săpun Xiuhamolli, care conține saponine care produc spumă (SAHAGÚN, 1577); iar scoarța și fructele de Copalxocotl, pentru a spăla corpul și părul (CRUZ, 1552). Chiar și astăzi, extractul de scoarță este utilizat în tratamentul leprei (ESCOBEDO, 2013). În mod similar, oamenii din China antică au produs săpun pe bază de legume și l-au folosit pentru curățarea personală, un proces mai cunoscut sub numele de „spălarea legumelor”. Mai târziu au adăugat ierburi și i-au dat o utilizare cosmetică (SCHAFER, 1956).
Formula egipteană pentru săpun a fost folosită și de greci și romani, care au făcut-o prin fierberea grăsimilor și uleiurilor cu alcalii din cenușă și var (SPITZ, 2004). Cu toate acestea, scăldatul pentru ei era o problemă socială și de sănătate. Pentru curățarea corpului, au folosit ulei de măsline în loc de săpun (ASHENBURG, 2007). A fost până în secolul al II-lea d.Hr. care au început să-l folosească pentru scăldatul personal, ca urmare a colonizării, ceea ce i-a făcut să accepte utilizarea și fabricarea acestuia (SPITZ, 2004). În Europa, săpunul a fost întrerupt timp de secole pentru curățarea personală din cauza unor credințe care provin din Moartea Neagră, recurente în timpul Evului Mediu. Secole mai târziu, „săpunul Marsilia” (Franța) a devenit răspândit în diferite regiuni mediteraneene, cum ar fi Savona, Italia și Castilla, Spania (SPITZ, 2010). Acest lucru a fost făcut cu ulei de măsline și un amestec de plante numit barilla, care a furnizat alcali, având în vedere bogăția sa în carbonat de sodiu, calciu și potasiu, și a fost abundent în regiune. Acesta este modul în care, la mijlocul secolului al XVII-lea, guvernul francez a reglementat piața săpunului de la Marsilia și a propus reguli care să permită excluderea grăsimilor animale.