Sosa cáustica o potasa cáustica: NaOH, KOH y álcali mixto en el jabón

El hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica) y el hidróxido de potasio (KOH, potasa cáustica) hacen el mismo trabajo al hacer jabón: cada uno aporta el hidróxido que divide una grasa en jabón y glicerina. Lo que cambia es el jabón que deja cada uno, cuántos gramos necesita una receta y qué contienen en realidad las escamas de su estante. Esta guía trata las tres cosas, luego las recetas con álcali mixto, que usan los dos, y la única confusión entre ellos que puede volver cáustica una pastilla.

La misma reacción, distinto peso

Una molécula de grasa toma tres hidróxidos, sea cual sea el álcali que los aporte, así que los dos son intercambiables molécula a molécula, no gramo a gramo. Un átomo de potasio pesa más que uno de sodio y, con los pesos atómicos de la IUPAC, un mol de KOH pesa 56,106 g, frente a 39,997 g el de NaOH. Así, 1 g de KOH hace el trabajo de 0,7129 g de NaOH, y 1 g de NaOH el de 1,4028 g de KOH.

Los índices de saponificación se definen en hidróxido de potasio, como miligramos de KOH por gramo de grasa (AOCS Cd 3-25), así que una calculadora los convierte con ese 0,7129 cada vez que usted elige hidróxido de sodio. Una tabla que da para el aceite de oliva un valor de 0,190 le está dando la cifra de KOH; la de NaOH es 0,135.

Según nuestra calculadora, con los índices de saponificación representativos de 190 y 256,5 mg KOH/g.

Eso da una comprobación rápida. Para jabón en pastilla con un 5 % de sobreengrasado, el hidróxido de sodio viene a ser más o menos del 13 % (aceite de oliva) al 17 % (aceite de coco) del peso de los aceites. El hidróxido de potasio con una pureza del 90 % viene a ser, más o menos, del 20 al 27 %. Una cifra de álcali fuera del rango del álcali que tiene en la mano merece una segunda mirada.

Por qué el sodio da pastillas y el potasio jabón líquido

Una pastilla de jabón es una masa de cristales de jabón que retiene algo de agua. Que el jabón cristalice o siga disuelto a temperatura ambiente es lo que separa a los dos álcalis, y las mediciones clásicas, hechas por McBain y Sierichs en 1948, muestran el patrón con claridad. En sus ensayos, solo un puñado de jabones puros se disolvieron en una medida apreciable a temperatura ambiente: el laurato de potasio, el miristato de potasio, el oleato de potasio, el jabón de potasio de la mezcla de ácidos del aceite de coco y el oleato de sodio. Todos los demás jabones de sodio o de potasio de los ácidos grasos saturados, entre ellos el laurato de sodio y el estearato de sodio, necesitaron calor para disolverse.

Por eso un jabón de sodio de coco, de palma o de sebo cuaja en una pastilla firme y cristalina. Hechos con hidróxido de potasio, los jabones láuricos y oleicos de los aceites de coco y de oliva se quedan en solución como una pasta translúcida, que es justo lo que se busca para el jabón líquido: la pasta se diluye con agua hasta volverse algo que se puede verter, y nuestra calculadora de dilución calcula cuánta agua. Los jabones blandos de antes, como el jabón negro o savon noir hecho con aceite de oliva y potasa, son la misma química detenida antes de la dilución.

El oleato de sodio es la excepción del lado del sodio, y explica el jabón de Castilla. Una pastilla de jabón de aceite de oliva puro es sobre todo oleato de sodio, que es lo bastante soluble para que la pastilla joven siga blanda durante semanas y se vuelva resbaladiza con el uso.

Pureza: qué contienen las escamas de su estante

El hidróxido de sodio sale de la fábrica casi puro. El certificado de un fabricante para un saco de perlas de sosa cáustica que Dunn mostró a quienes hacen jabón indica un 99,9 % de NaOH, y la calculadora supone el 100 % salvo que usted lo cambie; su indicación da del 98 al 100 % para los grados alimentario y técnico.

El hidróxido de potasio, no. La evaluación de la OCDE da para el sólido industrial alrededor de un 91 % de KOH y un 8 % de agua, y las lentejas de grado reactivo solo garantizan un 85 % de KOH, con hasta un 2 % de carbonato de potasio. La calculadora supone el 90 % y le avisa si lo fija en el 99,5 % o más.

Equivocarse con la pureza importa sobre todo cuando el sobreengrasado es pequeño, y el jabón líquido se hace con un sobreengrasado del 0 al 3 %. Un KOH que en realidad es del 95 % pero se introduce como del 90 % le da un 5,6 % más de KOH del que necesita la receta, suficiente para llevar por debajo de cero un jabón líquido hecho con un sobreengrasado del 0 al 3 %. Introduzca escamas del 90 % como si fueran del 100 % y le faltará un 10 %, lo que deja una pasta turbia y grasienta. Use la pureza de la etiqueta o del certificado de análisis de su proveedor, y mídala si no tiene ninguna de las dos cosas (más abajo).

Álcali mixto

Una receta con álcali mixto hace parte de su saponificación con hidróxido de potasio y el resto con hidróxido de sodio. Elija Mixto en la calculadora y aparece una casilla Parte de KOH. Es la parte de la saponificación que hace el potasio, no una parte del peso, y como el KOH es la molécula más pesada, y se vende menos puro, su parte del peso es siempre mayor. Los resultados dan las dos.

Tome nuestra receta de jabón de afeitar: un 40 % de ácido esteárico, un 25 % de aceite de coco, un 20 % de aceite de oliva, un 10 % de aceite de ricino y un 5 % de manteca de karité, con un 4 % de sobreengrasado y el 40 % de la saponificación hecha por el potasio. Para 500 g de aceites son 43,7 g de hidróxido de sodio y 45,4 g de hidróxido de potasio al 90 %. El potasio hace dos quintas partes del trabajo y supone el 51 % del álcali que se pesa.

Cuánto potasio usar depende de lo que quiera de él:

• Pastillas, en torno al 5 %. Un poco de potasio hace que una pastilla se disuelva y haga espuma con más facilidad, sobre todo en los jabones ricos en ácido esteárico y palmítico. Classic Bells recoge la sugerencia de Watson de un 5 % para el jabón de Castilla, para reducir la baba filamentosa por la que se conoce al jabón de oliva puro. Para 1000 g de aceite de oliva con un 5 % de sobreengrasado, una parte del 5 % son 122,2 g de hidróxido de sodio y 10,0 g de hidróxido de potasio.
• Jabón de afeitar, más. La misma solubilidad y la misma espuma importan más en un jabón de afeitar sólido rico en esteárico. Los jabones de afeitar de Thomssen, de 1922, van de alrededor del 25 % al 45 %; el nuestro usa el 40 %, y nuestro jabón de afeitar esteárico llega al 50 % para que una brocha húmeda se cargue enseguida. La guía del jabón de afeitar entra en las proporciones.
• Jabón crema, sobre todo potasio. El jabón crema básico de Fisher sale a unas tres cuartas partes de potasio en saponificación, con un sobreengrasado en torno al 5 %, y las cremas de afeitar publicadas están en la misma zona. Nuestra receta de jabón crema parte del 75 %; la parte de KOH es lo que decide lo blanda que se queda una crema, así que súbala para una más blanda o bájela para una más firme, y la guía del jabón crema va más allá.

Con una solución premezclada, la calculadora mantiene separados los dos: la solución madre lleva el hidróxido de sodio, y el hidróxido de potasio se pesa sólido.

La confusión que vuelve cáustica una pastilla

La calculadora recuerda el último álcali que eligió, en su estado guardado y en cualquier enlace que copie. Haga jabón líquido una tarde, escriba una receta de pastilla al día siguiente sin volver al hidróxido de sodio, y la cifra de la pantalla es una cifra de hidróxido de potasio. Pese hidróxido de sodio según ella y la pastilla tendrá un exceso grave de álcali.

Para 1000 g de aceite de oliva con un 5 % de sobreengrasado, la calculadora en modo KOH pide 200,6 g. Pesados como hidróxido de sodio en lugar de los 128,7 g que necesita la pastilla, son alrededor de la mitad más de álcali del que pueden usar los aceites: un sobreengrasado del −48 %. El mismo error ocurre con una tabla de saponificación en KOH leída como si fuera de NaOH, y con dos botes sin etiquetar de escamas blancas; Faiola advierte expresamente contra comprar uno cuando se quería el otro.

El error contrario solo es un desperdicio. Pese 128,7 g de hidróxido de potasio al 90 % a partir de una cifra de hidróxido de sodio para un jabón líquido y el sobreengrasado rondará el 39 %: una pasta grasienta que no se diluye transparente, pero no cáustica.

El álcali absorbe agua y dióxido de carbono

Los dos hidróxidos atraen el agua del aire. La ficha internacional de seguridad química describe el hidróxido de sodio como higroscópico, y las evaluaciones de la OCDE califican a los dos, a él y al hidróxido de potasio, de delicuescentes, capaces de absorber agua suficiente para disolverse en ella; para el hidróxido de potasio, la OCDE añade que también absorbe con facilidad dióxido de carbono.

El agua absorbida debilita cada gramo que se pesa. Dunn simuló sosa cáustica que había bajado al 95, 90, 85 y 80 % de pureza y vio que los jabones salían más blandos: con falta de álcali e inofensivos, pero no la pastilla que usted diseñó. El dióxido de carbono es peor, porque convierte el hidróxido en carbonato, y no hay una manera fácil de volver a sacarlo. La comprobación de Dunn para el hidróxido de sodio es preparar una solución al 50 %: el carbonato de sodio no se disuelve en sosa concentrada, así que un lote contaminado muestra motas blancas flotando en la superficie. Unas pocas son inevitables; muchas significan que esa sosa no sirve para hacer jabón.

Guarde los dos álcalis en recipientes herméticos y ciérrelos justo después de pesar. Si un envase se ha quedado abierto o su contenido se ha apelmazado, mida la pureza o sustitúyalo.

Medir la pureza en casa

El método de Dunn necesita una balanza que pese al 0,01 g, ácido cítrico anhidro y fenolftaleína, y las mismas gafas y guantes que cualquier otro trabajo con sosa. Disuelva unos 10 g de ácido cítrico, pesados con exactitud, en 500 mL de agua destilada con tres gotas de fenolftaleína al 1 %. Añada el álcali poco a poco, removiendo hasta que se disuelva cada adición; la solución se pone rosa un instante y se aclara a medida que el ácido lo neutraliza. Cuando un rosa tenue dure un minuto, habrá añadido justo el álcali necesario para neutralizar el ácido. Luego:

• % de NaOH = 62,46 × ácido cítrico (g) ÷ sosa cáustica añadida (g)
• % de KOH = 87,61 × ácido cítrico (g) ÷ potasa cáustica añadida (g)

Introduzca el resultado como pureza en la calculadora, que divide entre ella la cantidad de álcali puro necesaria, como recomienda Dunn.

Calor y manipulación

El hidróxido de potasio desprende más calor al disolverse: 57,61 kJ por mol para el sólido puro, frente a 44,51 kJ el hidróxido de sodio (CRC Handbook), así que el mismo poder saponificante en forma de KOH libera alrededor de un 30 % más de calor. Fisher señala que una solución de KOH reacciona con más vigor y puede sonar como si hirviera en la jarra. Los dos álcalis son corrosivos para la piel y los ojos, y todo lo que dice la guía de seguridad con la sosa vale para cada uno. El lado del agua de la solución, incluido lo concentrada que se puede preparar, está en la guía del agua.