• Química na Limpeza

A QUIMICA NA LIMPEZA
DOMÉSTICA

O presente trabalho relata uma atividade pedagógica integrada, realizada
com alunos do 1º Ano do Ensino Médio e EJA (Educação de Jovens e Adultos), das
escolas Estaduais: Alternativa e Dr. Guilherme no Município de Juina. A
abordagem temática foi a “Química na Limpeza”, que teve como objetivo a
preparação de produtos de limpeza utilizados nos trabalhos domésticos,
aplicando assim, conhecimentos específicos sobre os conceitos trabalhados nas
aulas de Química.

Utilizando-se de práticas pedagógicas significativas no Ensino de
Química, o tema foi desenvolvido em uma abordagem interdisciplinar e contextualizado,
aplicando conceitos de Matemática, Física e Área de Linguagem.

A culminância se deu através da aula prática, utilizando materiais
acessíveis aos alunos que produziram variados produtos de limpeza, como também
cartazes e relatórios, os quais expuseram na Oficina Pedagógica da Escola para
toda Comunidade Escolar.

Com a realização desta atividade pedagógica, percebemos que a interação
entre o conhecimento científico e o conhecimento do cotidiano torna o
aprendizado significativo, além de possibilitar uma alternativa de economia na
renda familiar.

saboes e detergentes

Sabões

A manufatura do sabão constitui uma das sínteses químicas mais antigas;
menos antiga, entretanto, que a produção do álcool etílico utilizado nas
bebidas - os anseios de limpeza do homem são, na verdade, muito mais recentes
que seus desejos de estímulo alcoólico. Ao ferverem o sebo de cabra com a
lexívia potássica feita com as cinzas de madeira, as tribos germânicas,
contemporâneas de César, realizaram a mesma reação química que o processo
moderno de fabricação de sabão: a hidrólise de glicerídios. A reação dá origem
aos sais de ácidos carboxílicos e ao glicerol:

O sabão comum que utilizamos atualmente é simplesmente uma mistura de
sais de sódio ou potássio de ácidos graxos de cadeia longa. É uma mistura
porque a gordura a partir da qual é preparado é constituída de uma mistura, e
esta é tão eficiente para lavagem quanto um sal puro.

O sabão pode variar de acordo com a composição e segundo o método de
fabricação: se preparado a partir do azeite de oliva, recebe o nome de sabão
de Marselha; pode-se adicionar álcool durante o processo de fabricação para
torná-lo transparente; por agitação, pode-se incorporar ar, fornecendo-lhe a
propriedade de flutuar; podem-se adicionar perfumes, corantes e germicidas; se
for utilizado o hidróxido de potássio na síntese (ao invés do de sódio), tem-se
o sabão mole. Entretanto, quimicamente o sabão permanece exatamente o
mesmo, atuando do mesmo modo.

A primeira vista, pode-se ter a impressão de que estes sais são solúveis
em água; de fato, podem-se preparar as chamadas "soluções da sabão".
Elas não são, entretanto, verdadeiras soluções, onde as moléculas do soluto
movem-se livremente entre as moléculas do solvente. Verifica-se, na realidade,
que o sabão se dispersa em agregados esféricos denominados micelas, cada
uma das quais pode conter centenas de moléculas de sabão.

Uma molécula de sabão tem uma extremidade polar, -COO^-Na⁺,
e uma parte não polar, constituída por uma longa cadeia alquílica, normalmente
com 12 a
18 carbonos. A extremidade polar é solúvel em água (hidrófila - que tem
afinidade por água). A parte apolar é insolúvel em água, e denomina-se hidrófoba
(ou lipófila - que tem aversão por água e afinidade por óleos e
gorduras), mas é evidentemente solúvel em solventes apolares. Moléculas deste
tipo denominam-se anfipáticas - que têm extremidades polares e apolares
e, além disso, são suficientemente grandes para que cada extremidade apresente
um comportamento próprio relativo à solubilidade em diversos solventes.

De acordo com a regra "polar dissolve polar; apolar dissolve
apolar", cada extremidade apolar procura um ambiente apolar; em meio
aquoso, o único ambiente deste tipo existente são as partes apolares das outras
moléculas do sabão, e assim elas se agregam umas às outras no interior da
micela. As extremidades polares projetam-se da periferia dos agregados para o
interior do solvente polar, a água. Os grupos carboxilatos carregados
negativamente alinham-se à superfície das micelas, rodeados por uma atmosfera
iônica constituída pelos cátions do sal. As micelas mantém-se dispersas devido
à repulsão entre as cargas de mesmo sinal das respectivas superfícies.

Uma micela pode conter centenas de moléculas de sais de ácidos graxos

Ainda resta, entretanto, uma questão cabal a responder: como o sabão
remove a gordura, sendo feito dela? O problema na lavagem pelo sabão está na
gordura e óleo que constitui ou que existe na sujeira. Apenas a água não é
capaz de de dissolver as gorduras, por serem hidrofóbicas; as gotas de
óleo, por exemplo, em contato com a água, tendem a coalescer (aglutinar-se umas
às outras), formando uma camada aquosa e outra oleosa. A presença do sabão,
entretanto, altera este sistema. As partes apolares das moléculas do sabão
dissolvem-se nas gotículas do óleo, ficando as extremidades de carboxilatos
imersas na fase aquosa circundante. A repulsão entre as cargas do mesmo sinal
impede as gotículas de óleo de coalescerem. Forma-se, então, uma emulsão estável
de óleo em água que é facilmente removida da superfície que se pretende limpar
(por agitação, ação mecânica, etc.).

A chamada água dura contém sais de cálcio e magnésio que reagem
com o sabão formando carboxilatos de cálcio e magnésio insolúveis (a crosta que
se forma nas bordas do recipiente que continha o sabão).

Detergentes

Entre os álcoois primários de cadeia linear que se obtém das gorduras -
ou de outros modos - os de C₈ e C₁₀ são utilizados na
produção de ésteres de alto ponto de ebulição, usados como plastificantes (como
por exemplo, o ftalato de octila). Os álcoois de C₁₂ a C₁₈
são utilizados em quantidades enormes na manufatura de detergentes (produtos
tensoativos para limpeza).

Embora os detergentes sintéticos difiram significativamente uns dos
outros quanto a estrutura química, as moléculas de todos têm uma característica
em comum, também apresentada pelas de sabão comum: são anfipáticas, com uma
parte apolar muito grande, de natureza de hidrocarboneto, solúvel em óleo, e
uma extremidade polar, solúvel em água. Um tipo deles resulta da conversão dos
álcoois de C₁₂ a C₁₈ em sais de hidrogenosulfato de
alquila. Por exemplo:

Neste caso, a parte apolar é a longa cadeia alquílica e a parte polar é o
-SOO₃^-Na⁺.

Pelo tratamento dos álcoois com óxido de etileno, obtém-se um detergente
não-iônico:

A possibilidade de formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas da
água e os numerosos átomos de oxigênio do etoxilato tornam a parte terminal de
poliéter solúvel em água. Os etoxilatos também podem ser convertidos em
sulfatos, sendo utilizados na forma de sais de sódio.

Os sais de sódio dos ácidos alquilbenzeno-sulfônicos são os detergentes
mais utilizados. Para obtenção destes detergentes, liga-se primeiramente o
grupo alquil de cadeia longa a um anel benzênico pela utilização de um haleto
de alquila, de um alceno ou de um álcool conjuntamente com um catalisador de
Friedel-Crafts (AlCl₃); em seguida, efetua-se a sulfonação e,
finalmente, a neutralização:

reação de alquilação por adição nucleofílica aromática em haleto de alquila

Reação de sulfonação

O primeiro passo, em que se forma o trióxido de enxofre (SO₃),
eletrofílico, é simplesmente um equilíbrio ácido-base, desta vez, porém, entre
duas moléculas de ácido sulfúrico. Na sulfonação utiliza-se geralmente o ácido
sulfúrico fumegante, ou seja, aquele onde é dissolvido excesso de SO₃;
mesmo quando utiliza-se apenas ácido sulfúrico, crê-se que o SO₃
formado no passo (1) possa ser o eletrófilo.

No passo (2) o reagente eletrofílico, SO₃, liga-se ao anel
benzênico com formação de um carbocátion intermediário. Embora o trióxido de
enxofre não tenha cargas positivas, tem deficiência de elétrons (carga parcial
positiva) sobre o átomo de enxofre, pois os três átomos de oxigênio, mais
eletronegativos, retiram-lhe elétrons por indução.

Na terceira etapa o carbocátion cede um próton para o ânion HSO₄^-
e forma o produto de substituição estabilizado por ressonância que é, desta
vez, um ânion - o do ácido benzeno-sulfônico; este ácido, por ser forte,
encontra-se altamente ionizado (na etapa 4, o equilíbrio está muito deslocado
para a esquerda).

Com alguns substratos aromáticos e certos acidulantes, o eletrófilo pode
ser HSO₃⁺ ou moléculas que possam facilmente transferir
SO₃ ou HSO₃⁺ para o anel aromático.

A conclusão da síntese do detergente dá-se pela neutralização do ácido
benzenosulfônico, formando o sal hidrosolúvel.

Neutralização do ácido benzenosulfônico.

Até há algum tempo atrás, utilizava-se vulgarmente o propileno para a
síntese destes alquilbenzeno-sulfonatos. A cadeia lateral altamente ramificada
impedia a degradação biológica do detergente. Na maioria dos países
industrializados, estes detergentes vêm sendo substituídos por outros biodegradáveis
desde 1965. São sulfatos de alquila, etoxilatos e respectivos sulfatos, e
alquilbenzenosulfonatos em que o grupo fenila fixa-se ao acaso a qualquer das
diversas posições secundárias da longa cadeia alifática linear (C₁₂-C₁₈).
As cadeias laterais destes alquilbenzeno-sulfonatos lineares obtém-se de
1-alcenos de cadeia linear ou de alcanos de cadeia contínua clorados, separados
do ceroseno por formação de clatratos (peneiras moleculares).

Estes detergentes atuam essencialmente da mesma maneira que o sabão. A
sua utilização oferece, entretanto, certas vantagens. Por exemplo, os fulfatos
e sulfonatos mantém-se eficazes em água dura devido ao fato de os
correspondentes sais de cálcio e magnésio serem solúveis. Visto serem sais de
ácidos fortes, produzem soluções neutras, ao contrário dos sabões que, por
serem sais de ácidos fracos, originam soluções levemente alcalinas.