Sabões e deterg

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Sabões e Detergentes
Prof.ª Msc. Camila Amato Montalbano
Doutorando do PPGDIP-UFMS
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História do sabão
O sabão comum é o mais antigo produto de limpeza. 
Os franceses e os alemães foram os primeiros a utilizar o sabão.
Conforme escritos encontrados no papiro Ebers, datado de 1550 a.C., os povos orientais e os gregos, embora não conhecessem o sabão, empregavam, na medicina, substâncias químicas semelhantes - obtidas por um método similar ao de obtenção do sabão, utilizadas como bases para a confecção de pomadas.
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Somente no segundo século d.C., o sabão é citado, por escritos árabes, como meio de limpeza.
No século XVIII, os sabões finos mais conhecidos na Europa vinham da Espanha (Alicante), França (Marselha) e Itália (Nápoles e Bolonha). No Brasil, a difusão e produção do sabão demorou mais tempo, mas em 1860 já existiam fábricas de sabão em todas as cidades importantes.
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Atualmente consumimos uma enorme quantidade de produtos derivados de sabões e detergentes em nosso cotidiano.
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Produção Industrial de Sabão 
Os produtos utilizados comumente para a fabricação do sabão comum são o hidróxido de sódio ou potássio (soda cáustica ou potássica) além de óleos ou gorduras animais ou vegetais.
O processo de obtenção industrial do sabão é muito simples e segue as etapas: 
Primeiramente coloca-se soda, gordura e água na caldeira com temperatura em torno de 150ºC, deixando-as reagir por algum tempo (± 30minutos). 
Após adiciona-se cloreto de sódio - que auxilia na separação da solução em duas fases.
 Na fase superior (fase apolar) encontra-se o sabão e na inferior (fase aquosa e polar), glicerina, impurezas e possível excesso de soda.
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Realiza-se uma eliminação da fase inferior e, a fim de garantira saponificação da gordura pela soda;
 adiciona-se água e hidróxido de sódio à fase superior, repetindo esta operação quantas vezes seja necessário. 
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Saponificação
Os óleos e gorduras são ésteres  sofrem reação de hidrólise ácida ou básica. 
Hidrólise ácida  produz o glicerol e os ácidos graxos constituintes. 
Hidrólise básica  produz o glicerol e os sais desses ácidos graxos. Esses sais são o que chamamos de sabão. 
Aquecendo gordura em presença de uma base, realizamos uma hidrólise básica de um triéster de ácidos graxos e glicerol Saponificação.
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Glicerina
A glicerina (ou glicerol) é um subproduto da fabricação do sabão. Por esse motivo toda fábrica de sabão também pode vender glicerina. 
A glicerina pode ser: 
Ela é adicionada aos cremes de beleza e sabonetes, pois é um bom umectante(mantém a umidade da pele);
 Em produtos alimentícios ela também é adicionada com a finalidade de manter a umidade ;
Outra aplicação da glicerina é na fabricação do explosivo conhecido como nitroglicerina.
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Os umectantes, como por exemplo a glicerina, interagem com a superfície do material que se deseja umectar (pele, cabelo, produto alimentício) e também com a água. A interação com a água ocorre por meio de ligações de hidrogênio.
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 Prêmio Nobel
Alfred Bernhard Nobel nasceu em 1833 na Suécia e dedicou-se ao estudo da nitroglicerina, líquido descoberto em 1847 pelo italiano Ascanio Sobrero. Era o explosivo mais potente conhecido na época, mas possuía o 
 inconveniente de explodir de modo 
 imprevisível.
Em 1864 uma explosão destruiu sua 
 fábrica, matando seu irmão.
Proibição do uso da nitroglicerina.
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Nitroglicerina estivesse embebida em terra infusória (terra diatomácea, um pó proveniente de algas com alto conteúdo de sílica, Si0), só explodiria caso fosse detonada com um pavio em chamas. Estava inventada a dinamite, com a qual Nobel viria a enriquecer.
Em 1895, ele deixou sua fortuna para a Fundação Nobel, que distribuiria anualmente um prêmio para as personalidades que se destacassem na Ciência, na Literatura e no progresso pela paz mundial. Estava criado o Prêmio Nobel, concedido pela primeira vez em 1901. 
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A atuação de sabões e detergentes na limpeza
A água por si só não consegue remover certos tipos de sujeira, como, por exemplo, restos de óleo. Isso acontece porque as moléculas de água são polares e as de óleo, apolares. O sabão exerce um papel importantíssimo na limpeza porque consegue interagir tanto com substâncias polares quanto com substâncias apoiares
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A cadeia apolar de um sabão é hidrófoba (possui aversão pela água) e que a extremidade polar é hidrófila (possui afinidade pela água).
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Ao lavarmos um prato sujo de óleo, forma-se a micela, uma gotícula microscópica de gordura envolvida por moléculas de sabão, orientadas com a cadeia apolar direcionada para dentro (interagindo com o óleo) e a extremidade polar para fora (interagindo com a água).
Esse processo de formação de micelas é denominado emulsificação.
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Tensoativos
São responsáveis pela característica mais importante e desejada em um detergente: a capacidade de remoção das sujidades. Este fato é possível devido a sua estrutura, que possui uma parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica. Eles reduzem a tensão superficial da água, permitindo que a sujeira possa ser removida facilmente através da formação de micelas.
Numa micela, a extremidade apolar do tensoativo fica voltada para o centro, interagindo com o óleo (ou substâncias hidrofóbicas), enquanto a extremidade polar fica para fora (interagindo com a água).
As micelas são estruturas geralmente esféricas, de natureza coloidal, formadas de tal modo que as partes não polares do detergente se orientam para o interior da mesma, criando assim, uma superfície iônica.
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Tipos de tensoativos
Os tensoativos são divididos em aniônicos, catiônicos, anfóteros e não-iônicos. 
A associação de alguns deles pode, além de outras coisas, melhorar o poder de limpeza do detergente e diminuir sua irritabilidade, ou seja, aumentar sua suavidade.
Tensoativo: agente molhante, agente emulsionante, detergente e espumante.
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Tensoativos aniônicos
Em solução aquosa possuem carga negativa em sua porção hidrofílica. 
São, via de regra, de alto poder espumante, alta detergência e alta umectância, quando comparados às demais classes de tensoativos.
Os sabões alcalinos de ácidos graxos são amplamente utilizados na fabricação de sabonetes em barra, pois seu desempenho é satisfatório e seu custo é baixo. São normalmente os aniônicos mais pobres em espuma e suscetíveis à dureza de água. 
A adição de agentes quelantes e sequestrantes pode melhorar o desempenho destes produtos.
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Aniônicos- características
Dentre os alquil sulfatos, os mais importantes são os lauril sulfatos que possuem ampla aplicação na indústria cosmética. As principais características dos alquil sulfatos são seu alto poder espumógeno, alta reserva de viscosidade, boa solubilidade em água, odor agradável e completa biodegradabilidade, além de possuírem baixa irritabilidade aos olhos e à pele
Os sulfossuccinatos são utilizados, preferencialmente, em xampus infantis, em geral, associados a um lauril éter sulfato para melhorar suas propriedades de espuma e detergência.
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Tensoativos catiônicos
Possuem um grupo hidrofílico carregado positivamente ligado à cadeia graxa hidrofóbica. Possuem menor aplicação em cosméticos, devido a algumas características indesejáveis, como incompatibilidade com tensoativos aniônicos, irritabilidade à pele e aos olhos e baixo poder detergente.
Algumas propriedades importantes destes tensoativos fazem com que sejam utilizados em preparações cosméticas como bactericidas e agentes antiestáticos em condicionadores capilares.
Como os condicionadores são produtos utilizados após a lavagem, não necessitam conter tensoativos aniônicos altamente detergentes, responsáveis, portanto, pela limpeza dos fios de cabelo. Isso torna possível utilizar formulações baseadas em tensoativos catiônicos, os maiores agentes promotores de substantividade, efeitosantiestático e de condicionamento às fibras dos cabelos.
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Tensoativos catiônicos
A mudança da natureza lipofílica da superfície do cabelo devido à adsorção do agente catiônico, permite que outros ingredientes da formulação tenham maior compatibilidade com o cabelo.
Assim, na presença de agentes catiônicos ocorre maior deposição de materiais graxos e emolientes (componentes oleosos) em sua superfície, substâncias que contribuem sinergicamente para os efeitos dos agentes catiônicos.
Os tensoativos catiônicos de maior utilização em preparações cosméticas são os sais de amônio quaternário.
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Tensoativos não-iônicos
Possuem grupos hidrofílicos sem cargas ligados à cadeia graxa. Possuem como características a compatibilidade com a maioria das matérias-primas utilizadas em cosméticos, baixa irritabilidade à pele e aos olhos, um alto poder de redução da tensão superficial e interfacial e baixos poderes de detergência e espuma.
Estas características permitem que estes tensoativos sejam utilizados, principalmente, como agentes emulsionantes.
No mercado brasileiro, a dietanolamida de ácido graxo de coco é mais utilizada devido ao baixo custo e disponibilidade local da matéria-prima e por dispensar aquecimento para seu uso.
Agente sobrengordurante, espessantes e solubilizante de fragrâncias e materiais oleosos.
Seu efeito sobrengordurante (recondicionamento) é devido à estrutura graxa e ao baixo poder de detergência, reduz o efeito de ressecamento causado pelos tensoativos aniônicos.
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Tensoativos anfóteros
São caracterizados por apresentarem, na mesma molécula, grupamentos positivo e negativo. O grupamento positivo é, normalmente, representado por um grupo de nitrogênio quaternário e o negativo por um grupo carboxilato ou sulfonato.
Propriedades como solubilidade, detergência, poder espumante e poder umectante dos tensoativos desta classe estão condicionados, principalmente, ao pH do meio e ao comprimento da cadeia que os constitui.
O grupo polar positivo é mais pronunciado em pH menor que 7, ao passo que o grupo polar negativo é mais pronunciado em pH maior que 7. Os tensoativos anfóteros mais utilizados na indústria cosmética são os derivados de imidazolina e as betaínas.
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Poder de detergência dos tensoativos
A maior ou menor capacidade que um detergente possui de remover sujidades está intimamente ligada à umectância, redução da tensão superficial, poder de espuma, formação de agregados micelares e emulsões. A detergência é, sem dúvida, um fenômeno superficial e coloidal que reflete o comportamento físicoquímico da matéria nas interfaces.
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Processo de limpeza
A limpeza de um substrato sólido envolve a remoção de materiais estranhos e indesejáveis da superfície.
Na detergência a interação entre os substratos sólidos e os materiais dispersos ou dissolvidos é de fundamental importância.
Com tensoativos não-iônicos o mecanismo é menos nítido. Entretanto, a repulsão estérica entre camadas de tensoativos adsorvidas e a solubilização são de extrema importância.
Em água, a maioria dos tipos de sujeira e fibras têxteis são negativamente carregadas, assim a adição de tensoativos catiônicos pode ter um efeito prejudicial na detergência. Somente em concentrações muito altas de tensoativos, onde a adsorção de multicamadas pode produzir a reversão de cargas, tais efeitos podem ser úteis na ação detergente.
Após a remoção da sujeira, entretanto, a ação de materiais catiônicos adsorvidos pode ser bastante desejável, como evidenciado pela sua popularidade como amaciantes têxteis, adicionados normalmente no enxágue.
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Tipos de sujeiras
Em geral há dois tipos de sujeira encontrados na situação de detergência: (1) materiais líquidos e oleosos e (2) materiais sólidos particulados.
As interações interfaciais de cada um destes com o substrato sólido são, usualmente, muito diferentes e os mecanismos de remoção de sujeira podem ser correspondentemente diferentes.
As sujeiras sólidas podem consistir de proteínas, argilas, carbono (fuligem) de várias características de superfície, óxidos metálicos, etc. As sujeiras líquidas podem conter gorduras da pele (sebo), alcóois e ácidos graxos, óleos minerais e vegetais, óleos sintéticos e componentes líquidos de cremes e produtos cosméticos.
Assim como para as sujeiras sólidas, as características das sujeiras líquidas podem variar muito e ainda não foi desenvolvida teoria única de detergência que permita uma generalização do processo, mesmo que haja algumas similaridades entre os dois tipos de sujeira.
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Detergentes 
Os detergentes sintéticos atuam da mesma maneira que os sabões, porém diferem deles na estrutura da molécula. 
Sabões são sais de ácido carboxílico de cadeia longa, e detergentes sintéticos, na grande maioria, são sais de ácidos sulfônicos de cadeia longa. 
Atualmente existem muitos outros tipos de detergentes com estruturas diferentes, mas que, invariavelmente, possuem uma longa cadeia apolar e uma extremidade polar.
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Os detergentes sintéticos podem ser aniônicos ou catiônicos, dependendo da carga do íon orgânico responsável pela limpeza.
Há também, no mercado, alguns produtos 
que contêm detergentes não-iônicos. 
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A PRODUÇÃO DE DETERGENTES
Os detergentes podem ser produzidos por reações de sulfonação de alcanos de cadeia longa;
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Outra forma de obtenção detergentes é através de reações a partir de alcenos e álcoois de cadeia longa.
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Fabricação de detergentes em pó
Principal reação  Sulfonação de um alquilbenzeno
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Ação tensoativa
As moléculas que constituem o sabão possuem característica polar e apolar ,estas moléculas, quando entram em contato com líquidos, polares ou apolares, dissolvem-se, interagindo com as moléculas deste líquido. 
Ocorre, então, uma redução do número de interações entre as moléculas do líquido dissolvente e, como conseqüência, reduz-se amplamente sua tensão superficial. Por esse motivo, sabões e detergentes são chamados de substâncias tensoativas. 
Como efeito, observa-se que quando colocamos sabão em água e agitamos a solução, forma-se espuma em sua superfície.
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DIFERENÇAS ENTRE SABÕES E DETERGENTES
Forma de atuar em águas duras e águas ácidas;
Os detergentes não perdem sua ação tensoativa, enquanto que os sabões, nesses casos, reduzem grandemente e até podem perder seu poder de limpeza.
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Nessas águas ocorre uma interação entre a molécula do sabão e os sais de cálcio ou magnésio. O produto desta reação precipita como um sal insolúvel . É este o fato que o impossibilita de exercer a função de limpeza.
Em águas duras os sais formados pelas reações dos detergentes com os íons cálcio e magnésio, encontrados em águas duras, não são completamente insolúveis em água, o que permite ao tensoativo sua permanência na solução e sua possibilidade de ação. 
 
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Em águas ácidas, os detergentes são menos afetados pois possuem também caráter ácido, formando um produto que não é completamente insolúvel em água, permanecendo, em solução e mantendo sua ação de limpeza
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ADITIVOS EM SABÕES E DETERGENTES
Aditivos : melhoram a eficácia ou reduzem seu custo. 
Agentes quelantes, como os fosfatos, aparecem praticamente em todas as fórmulas de produtos de limpeza. 
Retiram íons de metais que estão presentes na água e que podem reduzir a ação do sabão ou detergente como os íons cálcio e magnésio, componentes que tornam a água dura e prejudicam a ação dos tensoativos aniônicos.
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O carbonato de sódio (Na2CO3) e o bicarbonato de sódio (NaHCO3) corrigem o pH dos detergentes neutralizando sua acidez natural. Fosfatos como o trifosfato de sódio (Na5P3O10) também auxiliam na redução da acidez da água.
Aditivos para eliminar odores desagradáveis e anti-sépticos são o bórax (tetraborato de sódio hidratado -Na2B4O7.H2O) e o óxido de zinco (ZnO). 
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Outros boratos como o perborato de sódio são utilizados como alvejantes. A ação alvejante é causadapela formação do oxigênio ativo, que o perborato libera em soluções alcalinas ou em presença de ativadores.
Enzimas: são proteínas que catalisam reações específicas, auxiliando assim a eliminação de substâncias indesejáveis que causam as manchas (gorduras, corantes orgânicos, etc.)
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Sabões são fabricados a partir de substâncias presentes na natureza viva (os óleos e as gorduras) e existem muitos microrganismos capazes de degradá-los. Todo sabão é biodegradável.
Já os detergentes sintéticos podem ou não ser biodegradáveis. Experiências mostram que os detergentes de cadeia carbônica não-ramificada são biodegradáveis, ao passo que os de cadeia ramificada não são. 
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Impacto ambiental de sabões e detergentes
Sabões e detergentes usados nas residências atingem o sistema de esgotos e acabam indo parar em rios e lagos.
Movimento das águas dos rios e lagos  formação de uma camada de espuma na superfície,que impede a entrada de oxigênio, essencial para a vida dos peixes.
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As aves aquáticas possuem um revestimento de óleo em suas penas e boiam na água graças à camada de ar que fica presa debaixo delas. 
Quando esse revestimento é removido, essas aves não conseguem mais boiar e se afogam.
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Em regiões onde há água dura, os fabricantes adicionam ao produto agente sequestrante, cuja função é precipitar os íons Ca2+ e Mg2+ antes que eles precipitem o sabão. Um dos mais usados é o tripolifosfato de sódio Na5P3O10.
Esses agentes são nutrientes de algas e, quando vão parar num lago, favorecem a proliferação delas. Esse crescimento exagerado impede a entrada de luz solar; assim, as algas do fundo morrem e começam a apodrecer.Esse apodrecimento consome oxigênio da água, o que, por sua vez, acarreta a morte dos peixes. Esse processo é chamado de eutrofização do lago.
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Mercado
Sabão em barras : 
Segundo informações da Associação Brasileira das Indústrias de Produtos de Limpeza e Afins (Abipla), os sabões em barra mantêm uma queda em se tratando de volume. No acumulado dos últimos cinco anos, cerca de 70 mil toneladas deixaram de ser comercializadas, sendo 30 mil toneladas só em 2011. 
 O consumo por pessoa de sabão em barra no Brasil é de 1,28 quilo/ano,
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Detergente: 
Com faturamento de R$ 651 milhões em 2006, os detergentes apresentaram um crescimento de 5,7% de vendas em relação a 2005.
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Detergente em pó: 
O mercado brasileiro de sabão em pó movimenta anualmente, cerca de R$ 3 bilhões.
O consumo anual médio do produto é entre 3,5kg e 4,0kg per capita, segundo dados da ABIPLA;
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Produtos de limpeza
Segundo a ABIPLA, em 2012 houve alta de 8,1% nesses gastos com produtos de limpeza em relação a 2011.
A região do Brasil que mais consome produtos de limpeza é o Centro-Oeste. 
O Brasil é o quarto maior mercado mundial de produtos de limpeza, com vendas que totalizaram R$ 15 bilhões em 2012. Apenas EUA, China e Japão possuem mercados maiores.
Os produtos de papel para uso doméstico foram os itens mais produzidos com 48,09% de representação no total de produtos de limpeza, seguido por detergentes/lava louças em segundo (16,03%), produtos para banheiro em terceiro (14,47%), sabão/lava roupas em quarto (13,03%) e purificadores de ar em quinto (2,55%).
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Referências Bibliográficas
FELTRE, R. Química. São Paulo, Moderna, 1992. vol. 3
FREIRE, L.; Associados ABRA na Mídia: A indústria brasileira de sabão;  Revista Graxaria Brasileira, 2012.
NETO, O. G. Z.; PINO, J. C. D.; Trabalhando a química dos sabões e detergentes; Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Química.
PERUZZI, F. M.; CANTO, E. L. do; Sabões e detergentes; Química na abordagem do cotidiano - Editora Moderna,2003.
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montalbano.c@hotmail.com
Obrigada!!!
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