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6-04-2016

Posted by in Chimica, Prima Pagina | Comments Off on Par­liamo di sapone e di deter­sivo

Par­liamo di sapone e di deter­sivo

Il sapone, questo sconosci­uto

Che il sapone serva per lavar via lo sporco lo sanno tutti, ma forse non tutti sanno che viene preparato trat­tando grasso oppure olio con una base forte come la soda caus­tica, e quindi viene ottenuto a par­tire da quello che gener­i­ca­mente defini­amo “l’unto”. In questo modo il prob­lema (l’unto) for­nisce esso stesso la soluzione (il sapone) in una bril­lante dimostrazione di ciò che può pro­durre l’umano ingegno. Sì, per­ché la preparazione del sapone è prat­ica nota fin dai tempi antichi, a par­tire dal sapone di Aleppo fino al sapone di Mar­siglia.

Per capire meglio l’argomento esamini­amo come son fatti i grassi e gli olii, punto di partenza per la preparazione dei saponi. Entrambi fanno parte del gruppo dei lipidi, sostanze strut­tural­mente anche molto diverse tra loro (oltre ai grassi e agli olii, sono lipidi le cere, i fos­foli­pidi e gli steroidi), ma che hanno tutte in comune l’idro­fo­bic­ità, ovvero l’impossibilità di mesco­larsi all’acqua, sostanzial­mente resp­in­gen­dola. Chi­unque abbia provato a lavarsi le mani sporche d’unto solo con acqua, sia pure molto calda, non potrà che con­venire sull’idrofobicità dei lipidi.

Grassi e olii ven­gono chia­mati trigliceridi per­ché sono cos­ti­tu­iti da una mol­e­cola di glice­rina (glicerolo) cui sono legate tre mol­e­cole di acidi organici, gli acidi grassi. Gli acidi grassi sono par­ti­co­lari acidi organici cos­ti­tu­iti da lunghe catene lin­eari di atomi di car­bo­nio, dal momento che gli organ­ismi viventi li sin­te­tiz­zano legando assieme delle unità di eti­lene, che ha due atomi di car­bo­nio.

acido grasso 1Schema di una mol­e­cola di acido grasso. Le sfere rap­p­re­sen­tano atomi, con­nessi da a legami chimici. Nero: car­bo­nio, rosso: ossigeno, bianco: idrogeno

I grassi e gli olii, pur essendo entrambi trigliceridi, proven­gono da fonti diverse: i grassi sono trigliceridi di orig­ine ani­male (burro, strutto, sebo) e sono solidi a tem­per­atura ambi­ente, men­tre gli olii sono di orig­ine veg­e­tale e sono quasi sem­pre liq­uidi. Questa dif­ferenza di stato, nonché le dif­ferenze organolet­tiche, sono dovute alla diversa com­po­sizione degli acidi grassi che li cos­ti­tu­is­cono: ogni trigliceride ha la pro­pria com­po­sizione carat­ter­is­tica di acidi grassi, e nel caso degli olii la per­centuale di acidi grassi insa­t­uri (cioè aventi uno o più doppi legami) è molto più alta che nei grassi. La pre­senza di numerose catene insa­t­ure negli olii fa sì che le inter­azioni tra le catene stesse siano meno effi­caci e che quindi la coe­sione tra le varie mol­e­cole sia minore, ren­dendo gli olii liq­uidi a tem­per­atura ambi­ente.

oli grassi

Preparazione del sapone

Il trat­ta­mento con una base forte e riscal­da­mento di un trigliceride, qualunque esso sia, porta alla rot­tura del legame tra la glice­rina e gli acidi grassi e alla for­mazione dei due com­posti di partenza. La reazione, che prende il nome di saponifi­cazione, porta quindi all’ottenimento di glice­rina e acidi grassi. Ciò che suc­cede agli acidi grassi in questa reazione è di estrema impor­tanza: a causa dell’ambiente basico per­dono l’unico atomo di idrogeno legato ad un atomo di ossigeno (vedi figura all’inizio dell’articolo) e per questo sull’atomo di ossigeno si accu­mula una car­ica neg­a­tiva. Questa car­ica neg­a­tiva sull’atomo di ossigeno rende idro­fila (ovvero sol­u­bile in acqua) quella porzione di mol­e­cola (che prende il nome di car­bossi­lato), men­tre il resto della mol­e­cola resta idro­foba, ovvero insol­u­bile in acqua. Questa dual­ità di com­por­ta­mento della mol­e­cola è il fenom­eno alla base del fun­zion­a­mento del sapone.

Al ter­mine della reazione di saponifi­cazione si aggiunge del sale da cucina (cloruro di sodio) per ottenere un com­posto solido. Mod­i­f­i­cando la ricetta di preparazione si pos­sono ottenere saponi con svari­ate pro­pri­età, spe­cial­iz­zati in diverse fun­zioni. Nella preparazione del sapone si adopera di solito soda caus­tica (idrossido di sodio) come base forte e si ottiene un sapone solido, ma se si usa invece potassa caus­tica (idrossido di potas­sio) si otten­gono saponi mor­bidi come quelli da barba. Inoltre, a sec­onda di come viene elab­o­rato il prodotto, si pos­sono ottenere saponi con diverse carat­ter­is­tiche: ad esem­pio, se si vuole un sapone abra­sivo (come la pasta lava­mani) si aggiunge sab­bia finis­sima, se lo si vuole da bagno si aggiun­gono pro­fumi e sostanze aro­matiche, se si vuole che gal­leggi si insuf­fla aria nella massa flu­ida prima di farla solid­i­fi­care.

Funzionamento del sapone

Il sapone fun­ziona sfrut­tando la diversa sol­u­bil­ità in acqua delle due parti della mol­e­cola che, come abbi­amo spie­gato prima, è cos­ti­tuita da una testa idro­fil­ica (il car­bossi­lato, che è carico neg­a­ti­va­mente) e da una coda idro­fo­bica (la lunga catena lin­eare di atomi di car­bo­nio prove­niente dall’acido grasso). Quando si mette il sapone in acqua le code idro­fo­biche, insol­u­bili in acqua, inter­agis­cono tra di loro for­mando le micelle, delle sfere con all’interno le varie catene di atomi di car­bo­nio e sulla super­fi­cie le cariche neg­a­tive delle teste idro­fil­iche le quali, inter­a­gendo con l’acqua, man­ten­gono le micelle in soluzione.

micella

Quando s’introduce nella soluzione saponosa un tes­suto mac­chi­ato d’unto, le code idro­fo­biche del sapone andranno ad attac­carsi alle lunghe catene idro­fo­biche dei trigliceridi che cos­ti­tu­is­cono l’unto, las­ciando sulla super­fi­cie della mac­chia le teste idro­fil­iche, ren­dendo il tutto sol­u­bile in acqua, unto com­preso. Ten­der­anno a for­marsi quindi delle micelle che con­tengono l’unto da portare via. A questo punto basterà stro­finare per ottenere il dis­tacco della mac­chia dal tes­suto, o dalla pelle, e la sua dis­per­sione in soluzione; il risci­ac­quo della soluzione saponosa allon­tan­erà lo sporco las­ciando tes­suto o pelle puliti.

Tutto perfetto, quindi?

Par­rebbe di sì, ma in realtà il sapone ha qualche lim­i­tazione.
Il prob­lema del sapone è che quando lo si scioglie in acqua si otterrà una soluzione piut­tosto basica, la quale non rap­p­re­senta l’ideale nè per la salute dei tes­suti, soprat­tutto di quelli del­i­cati, né per la salute della pelle, come pote­vano tes­ti­mo­ni­are le mani delle lavandaie di un tempo, rosse, gon­fie e scre­po­late per l’esposizione pro­l­un­gata a soluzioni alca­line.

Un prob­lema col­lat­erale è poi cos­ti­tu­ito dalle acque “dure”, cioè con­te­nenti sali di cal­cio e di mag­ne­sio che in ambi­ente basico non sono più sol­u­bili e pre­cip­i­tano, for­nendo quei carat­ter­is­tici aloni sul bordo delle vasche da bagno, rov­inando i tes­suti su cui vanno a deposi­tarsi e ren­dendo opachi i capelli.

Work in progress

A causa di questi incon­ve­ni­enti la ricerca sci­en­tifica ha por­tato all’ottenimento dei deter­genti sin­tetici o “deter­sivi”. Nei deter­sivi la testa idro­fil­ica non deriva più da un acido debole (e quindi non è più una base forte), ma deriva da un acido forte (di solito si usano acidi sol­fonici) e quindi è una base debolis­sima, per­ciò usando un deter­sivo non si rende più l’acqua basica.

Anche i deter­sivi, però, pur risol­vendo il prob­lema dell’ambiente di lavag­gio alcalino, non sono esenti da prob­lemi: i primi deter­genti di sin­tesi non erano biodegrad­abili, cioè non veni­vano smaltiti dai microor­gan­ismi e rimanevano nelle acque, inquinan­dole. Il prob­lema era causato dalla coda idro­fo­bica: nei saponi è cos­ti­tuita da catene lin­eari di atomi di car­bo­nio sin­te­tiz­zate dagli organ­ismi viventi che pro­ducono i trigliceridi, men­tre con i deter­genti di sin­tesi i sis­temi più veloci ed eco­nomici per preparare lunghe catene di atomi di car­bo­nio por­tano all’ottenimento di catene ram­ifi­cate che i microor­gan­ismi non sono in grado di “riconoscere” e quindi di degradare.

Un altro prob­lema dei deter­sivi è provo­cato dall’aggiunta di fos­fati come addi­tivi per legare a sé il cal­cio ed il mag­ne­sio delle acque dure: i fos­fati, una volta che le acque di lavag­gio finis­cono nei corsi d’acqua, agis­cono come fer­til­iz­zanti per le alghe, che quindi crescono a dis­misura con­sumando tutto l’ossigeno disponi­bile e provo­cando la morte dei pesci, un fenom­eno chiam­ato eutrofiz­zazione. Per questo motivo i fos­fati non ven­gono più aggiunti ai deter­sivi; in ogni caso, la ricerca sci­en­tifica pros­egue per met­tere a punto soluzioni effi­caci ai prob­lemi che via via si pre­sen­tano.

E ora che sap­pi­amo tutto di come fun­ziona il sapone, auguri­amo buon lavag­gio a tutti :)

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