Relatório 8 Detergente

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
FABRICAÇÃO DE DETERGENTE
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
PONTA GROSSA
2015
FABRICAÇÃO DE DETERGENTE
Trabalho apresentado à Disciplina de Química Inorgânica no Campus de Ponta Grossa da Universidade Tecnológica Federal do Paraná como requisito parcial da avaliação do 2º período letivo do Curso de Engenharia Química.
Professor Ayala.
PONTA GROSSA
2015
INTRODUÇÃO
O sabão é um produto tensoativo usado em conjunto com água para lavar e limpar. Sua apresentação é variada, desde barras sólidas até líquidos viscosos, e também pó.Entende-se como detergente as substâncias que emulsificam as gorduras ou matérias orgânicas devido a propriedade de suas moléculas possuírem uma parte hidrófila e uma parte lipófila (que é hidrófoba).
Os detergentes, embora possam ser produzidos de diversas formas diferentes, possuem uma característica básica. Um tipo de detergente industrial provém da conversão dos álcoois de C12 a C18 em sais de hidrogenosulfato de alquila, mas possuem a mesma característica apresentada pelo sabão.
São formados por moléculas anfipáticas, ou seja, essas moléculas possuem uma cadeia apolar e uma cabeça polar. Isso faz com que o detergente interaja tanto com a gordura (parte apolar) quanto com a água (parte polar). Isso faz deles substâncias tensoativas ou surfactantes. Assim é possível fazer com que a gordura da sujeira seja removida da superfície onde está depositada. A espuma produzida, mantém a sujeira em suspensão e evita que ela volte para a superfície.
Os tensoativos, ou surfactantes, são substâncias anfifílicas, ou seja, apresentam em sua estrutura molecular uma parte polar e outra apolar, o que dá a estas moléculas a propriedade de acumularem-se em interfaces de dois líquidos miscíveis ou na superfície de um líquido. São responsáveis pela característica mais importante e desejada nos detergentes: a capacidade de remoção das sujeiras. Este fato ocorre pois os tensoativos reduzem a tensão superficial, porque suas moléculas tem uma cabeça hidrofílica (com afinidade com a água) e uma cauda hidrofóbica (com pouca ou nenhuma afinidade com a água). A primeira adere às moléculas de água, quebrando suas atrações intermoleculares e permitindo a expansão da área de contato da água com a superfície que deve molhar.
Os tensoativos também ajudam a deslocar e dispersar as partículas de sujeira. A maior parte da sujeira é do tipo graxa. Nesse caso, as caudas hidrofóbicas das moléculas do tensoativo se fixam na sua superfície, com as cabeças hidrofílicas em contato com a água. Assim, a graxa fica isolada da matéria, podendo ser deslocada com o fluxo de água. Por outro lado, depois que as partículas de sujeira são removidas, devem permanecer dispersas. As cabeças hidrofílicas das moléculas do tensoativo, em camada ao redor das partículas de sujeira, ajudam a evitar um novo contato com a superfície da matéria.Os conservantes são incluídos nos detergentes para garantir que a qualidade do produto é mantida e não se degrada de forma alguma. 
Os espessantes possuem a capacidade de aumentar a viscosidade de uma substância, impactando em sua estabilidade, aparência e funcionalidade.A composição de uma formulação pode conferir um pH final à mesma, muitas vezes, não muito apropriado a sua estabilidade química ou mesmo inapropriado à aplicação ou efeitos otimizados dos aditivos. Agentes capazes de modificar ou manter o pH das formulações são classificados como neutralizantes. Os neutralizantes podem ser ácidos ou bases e, apesar do nome, não necessariamente conferir neutralidade (pH 7) à formulação. A essência e o corante são substâncias que dão aroma e cor ao produto. 
A viscosidade é a propriedade dos fluidos responsável por sua resistência ao escoamento. É causada pelo atrito interno das moléculas do fluido em movimento umas contra as outras. Os fluidos com alta viscosidade fluem mais lentamente que aqueles com baixa viscosidade. Todos os fluidos tem certo grau de viscosidade. O viscosímetro rápido NALGON, embora muito parecido com o COPO FORD, tanto nas dimensões como no uso, difere pelo diâmetro do furo de passagem do liquido a ser medido. Sendo os mais usados do diâmetro 3 e 4mm, com estes pode medir a viscosidade de uma grande variedade de produtos.
O objetivo desta prática é preparar o detergente, analisando sua formulação e as propriedades que cada componente confere a ele.
PROCEDIMENTOS
Materiais utilizados:
Béquer de 500 ml
Béquer de 250 ml
Proveta de 25 ml
3 pipetas de 5 ml
Bastão de vidro
Hidróxido de sódio 6,8 g
Ácido sulfônico 24 g
Alcalinizante 1 g
Amida 1 g
Lauril 4 g
Cloreto de sódio 4 g
Glicerina 4 g
Água 400 ml
Essência e corante (gotas)
Em um béquer de 250 mL foi dissolvido o hidróxido de sódio em 25 mL de água e deixado em repouso durante 5 minutos. Em outro béquer foi dissolvido o ácido sulfônico em 175 mL de água bem lentamente para que não fosse feito muita espuma e deixou-se em repouso por 10 minutos. Fora adicionado o hidróxido de sódio dissolvido ao ácido sulfônico com o objetivo de obter o pH igual a 7 (neutro). Medido o pH, adicionou-se a amida com agitação constante. Colocou-se o lauril, a glicerina, o corante e a essência. Para dar mais viscosidade adequada ao detergente, foi adicionado o cloreto de sódio.
RESULTADOS 
Nesta prática foi produzido detergente a partir dos compostos: ácido sulfônico, hidróxido de sódio, amida, lauril, glicerina, alcalinizante, cloreto de sódio e água, basicamente.
Quando misturados o ácido sulfônico com o hidróxido de sódio juntamente com água produziu-se uma substância emulsificante, após um tempo foram colocados a amida para o aumento viscosidade, o lauril para a formação da espuma e como desengordurante, a glicerina para melhorar a dissolução de gorduras, o alcalinizante para a regulação do pH, o cloreto de sódio para o engrossamento/viscosidade do detergente, e água para contribuir no produto final.
O ácido sulfônico, reagindo com o hidróxido de sódio, produz dodecilbenzeno sulfonato de sódio (LASNa), o tensoativo aniônico mais utilizado em detergentes, graças ao seu baixo custo de produção, sua excelência, agente emulsionante (emulsiona a sujeira), promotor de espuma e agente molhante. Ele apresenta uma elevada capacidade de remoção da gordura de constituição das mãos, são muito resistentes a presença de sais de cálcio e magnésio, razão pela qual podem ser utilizados em águas duras (com elevado teor de sais de Ca+2 e Mg+2) e, além disso, são compostos biodegradáveis. 
Tal tensoativo promove a formação de micelas, nas quais a extremidade apolar do tensoativo fica voltada para o centro, interagindo com a gordura – sujeira – (substâncias hidrofóbicas) enquanto a extremidade polar para fora (interagindo com a água), promovendo, então, o deslocamento das partículas de natureza lipofílica para o interior das micelas e a estabilização das mesmas de modo a mantê-las em suspensão, evitando que a sujeira volte a depositar-se sobre a superfície que está sendo limpa. 
Observou-se que associação de alguns tensoativos melhora o poder de limpeza do detergente e aumenta sua suavidade. 
O conjunto das interações intermoleculares estabelecidas entre a água, o ar e entre os tensoativos resulta na formação da espuma: os tensoativos retém os gases do ar.
A glicerina é um ótimo solvente para sólidos orgânicos e inorgânicos. Isso significa que pode melhorar a habilidade do detergente de dissolver sujeiras, limpar sem deixar resíduo e prevenir a separação ou deterioração de vários ingredientes.
O cloreto de sódio (NaCl) confere ao detergente maior viscosidade, uma característica comercial importante, pois está intimamente ligada à ideia de rendimento e diminuição do desperdício durante o uso. O NaCl aumenta a força iônica do meio, diminuindo a solubilidade do tensoativo aniônico,promovendo uma reorganização do sistema: os íons interagem com a água e com as micelas, formando uma espécie de enlaçamento que dificulta a mobilidade das moléculas.
Dentre as propriedades do detergente, o pH neutro é uma das principais, pois o produto é utilizado em contato direto com a pele, não podendo, assim, ser agressivo à esta.
CONCLUSÃO
Sabão e detergente são compostos químicos destinados à limpeza. Os detergentes são produtos sintéticos destinados a remover detritos de superfícies sólidas, lisas ou porosas. O sabão é, na verdade, um tipo mais simples de detergente e compreende todos os sais de ácidos gordurosos. Os detergentes são misturas de algumas substâncias que tem como base o ácido sulfônico e o hidróxido de sódio, diferente do sabão que tem como base soda caústica e gorduras.
A água possui uma tensão superficial muito grande, por isso os detergentes possuem em sua composição os tensoativos que são substâncias que apresentam uma parte hidrófila e outra hidrófoba, responsáveis pela diminuição da tensão superficial da água e, consequentemente, pela capacidade de limpar um material.
 Os detergentes também apresentam em sua formulação: conservante, que é responsável pela conservação do produto para que este não deteriore rapidamente; espessantes, necessários para o aumento da viscosidade; neutralizantes, utilizados para a neutralização do detergente que deve possuir pH 7,0; essência e corante, utilizados para dar aroma e cor ao detergente.
QUESTONÁRIO
O que é um sabão? Qual a sua fórmula química?
Os sabões são substâncias denominadas tensoativas, ou seja, diminuem a tensão formada entre dois líquidos. São sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa (os chamados ácidos graxos). Esses sais possuem caráter misto, em termos de solubilidade em água: por possuírem cadeia hidrocarbônica longa, esta tende a ser insolúvel em água mas capaz de interagir com espécies apolares, como gorduras e outras que denominamos comumente sujeira. Por outro lado, possuem também uma região polar, que é o grupamento ácido carboxílico ionizado (carboxilato), capaz de interagir com moléculas de água. Assim, as moléculas de sabão podem interagir tanto com água como com gorduras, levando à dispersão destas naquele solvente, ou seja, proporcionando aquilo que chamamos limpeza.
Dê exemplo de uma reação de saponificação.
Do sabão:
O que é um detergente? Qual a sua fórmula química?
Os detergentes sintéticos são fabricados com álcoois acíclicos de cadeia longa(subprodutos da refinação do petróleo) e de moléculas de ácido sulfônico que reagindo com a soda caustica formam o sulfonato de sódio.
Diferencie detergentes duros e moles.
Detergentes duros são aqueles que possuem sódio em sua composição e não se decompõe facilmente pela ação dos microrganismos. Os moles são compostos por potássio.
Comente a reação observada na experiência. Qual a função da amida e do formol na reação?
Na reação: R-C6H5SO3H + NaOH R-C6H5SO3Na + H2O
A reação entre o ácido sulfônico e hidróxido de sódio formou-se uma solução espumante.
A amida teve a função de aumentar a viscosidade da solução, e o formol não fora utilizado mas tem a função de conservante, para inibir a produção de bactérias.
Qual a função da:
Amida: caráter doador de viscosidade, além das propriedades emulsionantes em óleos minerais.
Formol: é usado como conservante, os conservantes atuam como um componente bacteriostático. Na realidade, eles não eliminam as bactérias, apenas inibem a reprodução.
Determinação do pH: para que se tenha um detergente neutro, com pH 7, assim, ele não será corrosivo, não agredirá a pele.
Qual a principal vantagem dos detergentes sobre os sabões?
Os sabões apresentam uma desvantagem quando a limpeza é feita com água que contenha cátions de cálcio, magnésio e ferro, pois os ânions dos sabões podem reagir com esses cátions, originando compostos insolúveis, que se precipitam e formam a chamada água dura. Dessa forma, os sabões não conseguem remover a sujeira e a gordura. 
Os detergentes têm a vantagem sobre os sabões de que eles nunca reagem com os cátions da água dura e, portanto, realizam a limpeza independentemente da água usada. 
O que são grupos hidrofóbicos e hidrófilos?
Os grupos hidrofóbicos são as partes apolares de uma molécula. Sua presença contribui para que o composto não se dissolva me água.
Os grupos hidrófilos são as partes polares de uma molécula. Quanto maior o número de grupos hidrófilos, maior será a solubilidade da substância em água.
Como medir a capacidade de limpeza dos sabões e detergentes?
Um modo aproximado de avaliar a qualidade e capacidade de limpeza de sabões e detergentes é determinar sua capacidade de formação de espuma.
Adiciona-se uma certa quantidade de água em uma proveta e, em seguida, adiciona-se detergente ou sabão, agita esta proveta e marca a altura máxima que a espuma atinge e seu tempo de duração, repete este procedimento com diferentes marcas de sabões e detergentes, a espuma que atingir maior altura tem melhor capacidade de limpeza.
REFERÊNCIAS
http://www.infoescola.com/produtos-quimicos/detergentes/ <Acessado em 28 de novembro de 2015>
http://www.ecycle.com.br/component/content/article/67-dia-a-dia/983-detergente-caseiro-economico-e-sustentavel.html <Acessado em 28 de novembro de 2015>
http://www.clubedaquimica.com/index.php?option=com_content&view=article&id=123:o-caso-dos-saboes-e-detergentes&catid=28:quimica-do-cotidiano&Itemid=15 <Acessado em 28 de novembro de 2015>
http://www.ecycle.com.br/component/content/article/63/2276-sabao-o-que-e-origem-composicao-em-po-detergente-pedra-sabonete-sequestrantes-quelantes-remocao-sujeira-polares-apolares-limpeza-micelas-saponificacao-substancias-emulsificacao-alternativas-faca-voce-mesmo.html <Acessado em 28 de novembro de 2015>
http://200.156.70.12/sme/cursos/EQU/EQ18/modulo1/aula0/08_vinagre/08_saboes_e_detergentes.htm
http://franquimica.blogspot.com.br/2009/07/qual-diferenca-entre-sabao-e-detergente_08.html
http://www.coladaweb.com/quimica/quimica-ambiental/sabao-e-detergente