Saponi e tensioattivi

I saponi o tensioattivi sono dei sali di acidi grassi a lunga catena.

Un tensioattivo è formato da una catena lipofila (solubile nei grassi) e da una testa idrofila (solubile in acqua).

Di seguito viene riportata la formula generale dei tensioattivi:

 

Saponidove R rappresenta una catena carboniosa formata da un certo numero di carboni, compreso tra 11 e 17.

 

La catena R può essere satura corta (da C11 a C13, saponi molli) o satura lunga (da C13 a C17, saponi solidi), ma anche insatura (saponi liquidi). Per X+ s'intende il controione della testa idrofila, visto che il sapone è un sale degli acidi grassi. Questo controione generalmente è dato dal sodio o dal potassio.

Lo ione sodio viene impiegato per i saponi solidi, invece lo ione potassio viene utilizzato per i saponi molli e/o liquidi. Da ricordare che il controione non partecipa MAI all'attività lavante del tensioattivo! L'attività lavante è garantita dalla testa idrofila e dalla coda R lipofila.

Come si ottiene un sapone?

A questo punto, prima di capire come si ottiene un sapone, bisogna spiegare velocemente che cosa sono i trigliceridi o triacilgliceroli.

I trigliceridi sono dei grassi molto abbondanti in natura, che possono avere sia origine animale che vegetale.

I trigliceridi sono esteri di acidi grassi. Come tali, sono formati da glicerolo e da tre acidi grassi, che possono essere saturi, insaturi o polinsaturi. Se i gruppi ossidrili del glicerolo vengono esterificati con tre acidi grassi uguali, i trigliceridi che si vanno a formare vengono chiamati semplici. Invece, se i gruppi ossidrili vengono esterificati con acidi grassi diversi, i triacilgliceroli formati vengono chiamati misti.

trigliceridi
Per ottenere un sapone bisogna far reagire a caldo i trigliceridi con una soluzione di idrossido di sodio concentrata, o con una soluzione di idrossido di potassio al 20%.

Da questa reazione si ottiene glicerina (o glicerolo), acqua e sapone (ancora in soluzione visto che è il sale degli acidi grassi staccatisi dal trigliceride). Per far precipitare e purificare il sapone occorre procedere con un processo di salatura della soluzione, aggiungendo del classico cloruro di sodio. In questo modo, il sale si lega all'acqua facendo precipitare il sapone.

Possibili incompatibilità dei saponi

I principali problemi legati alla produzione del sapone sono tre. Il primo è rappresentato da una incompatibilità agli ioni duri dell'acqua, il secondo da una incompatibilità al pH di idrolisi ed il terzo dall'instabilità a pH acido.

 

1. INCOMPATIBILITÀ DEL SAPONE AGLI IONI DURI DELL'ACQUA.


L'acqua corrente presenta una concentrazione variabile di ioni duri.

Gli ioni che determinano la durezza dell'acqua sono il calcio, il ferro e il magnesio.

Durante il lavaggio, il sapone entra in contatto con l'acqua dura, dando origine ad una reazione chimica.

Il tensioattivo reagisce con il cloruro di magnesio dando origine ad un precipitato salino insolubile. In questo caso, l'attività tensioattiva del sapone viene nettamente ridotta, in poche parole il sapone non lava bene!

 

R-COO- Na+ + MgCl2 = (RCOO)2 Mg + 2NaCl

saponiPer ridurre la formazione di precipitati salini insolubili è necessario aggiungere un chelante al nostro sapone.

Il chelante, come per esempio l'acido etilendiamino tetracetico o EDTA, è una particolare molecola in grado di inglobare nella struttura dei cationi, generando complessi molto stabili. Grazie alla formazione di questi complessi, i metalli inglobati non precipitano ma restano in soluzione.

 

 

2. pH DI IDROLISI.


Un altro problema è rappresentato dal pH del sapone. Quando il sapone viene a contatto con l'acqua si idrolizza, perché è un sale, dando origine al corrispondente acido e alla corrispondente base.

 

R-COO- Na+ + H2O = RCOOH + NaOH (o KOH)

 

Questo è un problema, perché la soda o l'idrossido di potassio sono delle basi forti che possono aumentare il pH dell'acqua fino a circa 10. In presenza di un'acqua molto basica possiamo avere delle alterazioni del pH della nostra pelle, che è di 5,5. Per ovviare a questo problema ci sono principalmente due soluzioni. La prima soluzione consiste nella sostituzione della base forte, mentre la seconda soluzione è quella di utilizzare degli altri tensioattivi.

 

3. INSTABILITÀ DEL SAPONE A pH ACIDO.


Supponiamo di far reagire con il sapone un acido debole, come per esempio l'acido acetico. Analizzando la reazione si può dire che la reazione è spostata da acidi debolissimi.

 

R-COO- Na+ + CH3COOH = RCOOH + CH3COO- Na+

 

Da questa reazione si ottiene il sale dell'acido acetico, che è l'acetato di sodio. Questo sale precipita lasciando libero l'acido grasso. Abbiamo quindi scoperto che in presenza di un pH acido il sapone non è più in grado di esercitare la propria attività detergente.