Idrossido di sodio

Che cos’è e che cosa fa

L’idrossido di sodio (NaOH), venduto come soda caustica o semplicemente soda, è un solido bianco e uno degli alcali comuni più forti. Nella saponificazione fornisce l’idrossido che scinde ogni molecola di grasso in tre molecole di sapone e una di glicerina. Il sodio resta legato al sapone, e sono i saponi di sodio a far indurire una saponetta.

La reazione avviene in proporzioni fisse, ed è per questo che la soda si pesa al grammo. L’indice di saponificazione di un olio dice quanto alcali gli serve. Questi valori sono pubblicati in milligrammi di idrossido di potassio per grammo di grasso, quindi il calcolatore li converte per l’idrossido di sodio con il rapporto tra le due masse molari, 39,997 a 56,106.

Chi fa sapone pesa un po’ meno soda di quanta gli oli potrebbero consumarne. Quel margine è lo sconto soda (sovragrassaggio), e fa della soda l’ingrediente che finisce per primo. Con il valore predefinito del calcolatore, il 5 %, 1000 g di olio d’oliva richiedono 128,7 g di idrossido di sodio: abbastanza per il 95 % dell’olio, mentre il resto rimane nella saponetta come olio. Finita la reazione, non resta soda senza un grasso con cui reagire, e ciò che rimane è sapone, glicerina, l’olio lasciato dallo sconto soda e un po’ d’acqua.

La reazione è veloce all’inizio e lenta alla fine. Negli studi di Kevin Dunn, con il sapone tenuto al caldo per le prime quattro ore, la reazione si era in gran parte conclusa entro un giorno, e la maggior parte delle sue saponette stagionate, alla titolazione, non conteneva alcun alcali libero. Per questo il sapone fresco si maneggia con i guanti nei primi giorni, mentre una saponetta stagionata e calcolata correttamente no.

Forme, gradi e purezza

Il solido si trova in scaglie, in piccole sfere (vendute come perle o microperle) e in granuli. Il NIOSH lo descrive come scaglie, perle o granuli, e la specifica dell’UE per l’additivo alimentare aggiunge pastiglie, bastoncini e masse fuse. La forma cambia il modo in cui si versa e niente di ciò che fa. Qualunque sia la forma, pesalo: la soda di una ricetta è un peso, mai un volume.

L’idrossido di sodio per uso alimentare, l’additivo E 524, deve contenere almeno il 98,0 % di alcali espresso come NaOH e non più dello 0,5 % di carbonato di sodio, secondo la specifica UE del regolamento (UE) n. 231/2012. La nota del calcolatore indica dal 98 al 100 % per i gradi alimentare e tecnico, e un certificato del produttore che Dunn mostrò a chi fa sapone riportava il 99,9 %.

Per questo il calcolatore presuppone il 100 %, ed è per questo che il presupposto è sicuro. Se la tua soda è in realtà al 98 % e lasci l’impostazione al 100 %, la nostra saponetta di tutti i giorni finisce con uno sconto soda del 6,9 % invece del 5 %: un po’ più morbida e più delicata, mai caustica. L’errore da evitare è quello opposto, una purezza inserita più bassa di quella reale della soda, perché allora il calcolatore ne fa pesare di più. Cambia l’impostazione solo quando un’etichetta, un certificato di analisi o una tua titolazione ti danno un valore.

Un disgorgante si può usare solo se l’etichetta dice idrossido di sodio al 100 %, o soda al 100 %, e nient’altro, come dice Anne Watson. Molti disgorganti sono miscele. Anne-Marie Faiola avverte che alcuni in granuli contengono pezzetti di alluminio, che la soda attacca liberando idrogeno, un gas infiammabile; altri contengono ingredienti che, con le parole di Alicia Grosso, non sono affatto adatti a fare il sapone. Una miscela porta nel sapone le sue altre sostanze chimiche e può reagire nella caraffa in modi in cui la soda pura non reagisce, quindi non usarne mai una. L’idrossido di sodio puro è bianco o quasi bianco; puntini, una sfumatura di colore o qualunque cosa metallica nel barattolo significano che va restituito.

Come scioglierlo

Aggiungi sempre la soda all’acqua, lentamente, mai l’acqua alla soda; la scheda internazionale di sicurezza chimica dice lo stesso. Sciogliere l’idrossido di sodio libera 44,51 kJ per mole, circa 1,1 kJ per grammo, e la soluzione li assorbe tutti. Una soluzione di soda appena preparata supera i 90 °C in pochi istanti: David Fisher, Catherine Failor e Anne-Marie Faiola indicano tutti circa 93 °C (200 °F). L’acqua versata su un mucchietto di soda incontra molta più soda di quanta ne possa raffreddare, quindi bolle nel punto in cui cade e schizza.

Parti da acqua fredda. Grosso avverte che la soda aggiunta a un liquido caldo lo porta «dangerously close to or over the boiling point in no time», e il NIOSH osserva che il calore può bastare a incendiare materiale combustibile vicino. Per il primo minuto la caraffa emette vapore che trasporta una nebbiolina di soda. Susan Miller Cavitch trovò i fumi insopportabili dopo circa dieci secondi e uscì dalla stanza per due o tre minuti; girare il viso dall’altra parte e lavorare vicino a una finestra aperta o sotto una cappa da cucina ottiene lo stesso risultato. Basta pochissima di quella nebbiolina perché conti: il limite statunitense per i luoghi di lavoro è di 2 mg di idrossido di sodio per metro cubo d’aria.

Il ghiaccio e i liquidi congelati tengono basso il calore. Uno dei modi di Faiola per raffreddare la soda è pesare cubetti di ghiaccio come liquido della ricetta e sciogliervi sopra la soda. Latte, tè e altri liquidi con zuccheri o proteine si bruciano nella soda calda, quindi Grosso e Faiola li congelano fino a ridurli a una granita e vi spargono la soda un cucchiaio alla volta. Tutto ciò che è congelato conta come acqua della ricetta. Il ghiaccio messo in una soluzione già pronta è acqua in più che la ricetta non chiedeva; per raffreddare una caraffa, mettila in una bacinella di acqua fredda o ghiacciata, come fa Watson.

La soda attacca alluminio, stagno, piombo e zinco, liberando idrogeno, e il manuale di OxyChem aggiunge il rame e le sue leghe, ottone e bronzo. Quindi niente pentole o fogli di alluminio, niente secchi zincati e niente cucchiai di ottone. Il metallo da usare è l’acciaio inossidabile: OxyChem classifica gli acciai inox 304L e 316L come adatti alla soda caustica fino a 200 °F (93 °C).

Tra le plastiche, la caraffa in cui mescolare è di polipropilene (PP, codice di riciclo 5): un produttore di articoli da laboratorio lo classifica come eccellente contro l’idrossido di sodio al 50 % e utilizzabile fino a 135 °C. Il polietilene ad alta densità (HDPE, codice 2) resiste alla soda altrettanto bene, ma ha una temperatura di inflessione sotto carico di 65 °C, quindi è più adatto alla soda secca e alla soluzione già raffreddata che a una soluzione appena fatta e calda. Il policarbonato e il PETG, le plastiche trasparenti «infrangibili», vengono danneggiati subito dalla soda concentrata, e una bottiglia per bevande non è mai un contenitore per la soda.

Sul vetro resistente al calore i libri non sono d’accordo. Cavitch preparava la soda nel vetro resistente al calore, Watson ammette il vetro da forno e Fisher una caraffa di vetro robusta, mentre Grosso ha smesso di consigliarlo perché alcune caraffe graduate resistenti al calore sono andate in frantumi, e la nostra guida alla sicurezza della soda dice che il vetro è meglio evitarlo. Entrambe le parti hanno le loro ragioni. Il vetro borosilicato regge senza difficoltà soluzioni caustiche fino al 30 % a temperatura ambiente, dice il suo produttore, ma la corrosione aumenta con la temperatura, e una soluzione di soda appena fatta è sia più concentrata sia molto più calda. L’alcali caldo corrode lentamente il vetro, e una caraffa di vetro calda messa a raffreddare in acqua fredda può incrinarsi. Il polipropilene non ha nessuno dei due problemi.

Concentrazione e acqua necessaria

L’acqua non partecipa alla reazione. Scioglie la soda e la porta agli oli, e in gran parte lascia la saponetta durante la stagionatura. Quanta usarne è una scelta. Il calcolatore ti permette di indicarla come concentrazione della soda (la quota di soda nella soluzione di soda), come rapporto acqua/soda o come percentuale di acqua sugli oli, e mostra tutti e tre i valori insieme. Parte da una soluzione al 33 % e segnala come forte tutto ciò che supera il 40 % e come diluito tutto ciò che scende sotto il 25 %. La guida sull’acqua spiega che cosa fa ogni variazione al nastro, alla compattezza, alla stagionatura e alla cenere di soda.

Il limite minimo di acqua lo fissa quanta soda l’acqua riesce a sciogliere. L’idrossido di sodio satura a circa il 52 % in peso a 20 °C, circa 108 g in 100 g d’acqua (OCSE). Con meno acqua di così, una parte della soda non si scioglie e finisce nelle saponette come granelli caustici, e il calcolatore avvisa ogni volta che l’acqua pesata con la soda è meno del peso della soda diviso 1,08. In pratica una soluzione al 50 %, pesi uguali di soda e acqua, è il massimo a cui conviene spingersi, e comincia a cristallizzare sotto i 12 °C circa (OxyChem). Una soluzione madre tenuta in una stanza fredda può depositare cristalli, e il liquido sopra di essi è allora più diluito di quanto dice l’etichetta.

Una soluzione più concentrata si scalda di più mentre la soda si scioglie e, come nota Grosso, ustiona la pelle più in fretta. Il latte e gli altri liquidi contano solo per l’acqua che contengono, e un liquido tenuto da parte fino al nastro lascia la soda sciolta in meno acqua di quanto suggerisca il valore della ricetta. Il calcolatore mostra la concentrazione della soluzione così come viene preparata e avvisa quando supera il limite.

Conservarlo, e capire quando si è alterato

Tieni l’idrossido di sodio nel suo contenitore originale, etichettato, con il coperchio avvitato tra un prelievo e l’altro. La scheda di sicurezza chimica chiede di tenerlo all’asciutto e ben chiuso, separato da alimenti, acidi forti e metalli. Conservalo fuori dalla portata di bambini e animali domestici e separato dall’idrossido di potassio, e non travasarlo mai in un contenitore per alimenti o in una bottiglia per bevande.

La soda assorbe acqua dall’aria, e assorbe anche anidride carbonica, che ne trasforma una parte in carbonato di sodio; la specifica UE per l’additivo alimentare descrive questa reazione. Entrambe lasciano meno idrossido in ogni grammo che pesi. La sola acqua rende il sapone povero di soda e più morbido, come ha trovato Dunn quando ha simulato una soda caustica scesa a una purezza del 95, 90, 85 e 80 %. Il carbonato non si può più togliere, e finisce nel lotto insieme alla soda. Un tempo le fabbriche di sapone aggiungevano carbonato di proposito per rendere più sodo il sapone economico, e Simmons e Appleton avvertivano che troppo carbonato rendeva il sapone friabile e faceva comparire un’efflorescenza bianca in superficie. La patina bianca su un blocco appena fatto, la cenere di soda, di solito si forma in un altro modo, dalla soda non reagita in superficie che incontra l’aria, e se ne occupa la guida sulla cenere di soda.

La soda fresca si versa in perle o scaglie separate e asciutte. La soda che ha assorbito acqua si raggruma e si impacca; Cavitch, che faceva sapone nell’umida Memphis, la comprava in piccoli contenitori per non dover mai ricavare una dose da un blocco solido. Il carbonato è più difficile da vedere. La verifica di Dunn consiste nello sciogliere un campione in una soluzione al 50 %, con occhiali e guanti: il carbonato di sodio non si scioglie nella soda concentrata, quindi la soda contaminata mostra puntini bianchi che galleggiano in superficie. Qualcuno è inevitabile; tanti significano che la soda non è adatta al sapone. Se un barattolo è rimasto aperto o si è impaccato, misurane la purezza con la titolazione con acido citrico descritta nella guida su NaOH e KOH, oppure sostituiscilo.

Acquisto e normativa

Compralo etichettato come idrossido di sodio, in scaglie o in perle, da un fornitore per saponificazione o di prodotti chimici, oppure di grado alimentare o tecnico. Nel trasporto è una merce pericolosa, UN 1823, classe 8 (corrosivi), gruppo di imballaggio II, e questa classificazione stabilisce come può essere imballato e spedito.

Nell’UE un barattolo venduto al pubblico porta l’etichetta CLP: il pittogramma della corrosione, la parola Pericolo, H314 e i consigli di prudenza. Poiché è un corrosivo per la pelle di categoria 1, la confezione deve avere anche una chiusura di sicurezza per bambini e un avvertimento tattile di pericolo per le persone con problemi di vista (CLP, allegato II, sezioni 3.1 e 3.2).

In Inghilterra, Galles e Scozia, dal 6 aprile 2022 l’idrossido di sodio a più del 12 % in peso è un «corrosive product» ai sensi dell’Offensive Weapons Act 2019. È reato venderlo a chi ha meno di 18 anni, e un venditore che lo vende a distanza, online o per telefono, commette reato se lo consegna, o ne organizza la consegna, a un’abitazione o a un armadietto per pacchi. Lì un venditore non può spedirlo legalmente a un indirizzo di casa.

Negli Stati Uniti, i prodotti per la casa con il 10 % o più di idrossido di sodio libero devono riportare l’avvertenza «POISON», una regola che risale al Federal Caustic Poison Act, e i prodotti per la casa secchi a quella concentrazione richiedono imballaggi a prova di bambino (16 CFR 1500.129 e 1700.14). Gli altri paesi hanno le loro regole. Compra da un fornitore che può spedirtelo legalmente, e conserva l’etichetta e la scheda di dati di sicurezza.

Sversamenti e smaltimento

Raccogli le perle asciutte con paletta e scopino, con i guanti, in un contenitore di plastica asciutto con coperchio, come consiglia la scheda di sicurezza chimica, poi pulisci il punto con molta acqua. Le perle rimbalzano e aderiscono per elettricità statica, quindi controlla il pavimento, la bilancia e le maniche prima di toglierti i guanti.

Assorbi la soluzione versata con carta da cucina, buttala, e pulisci la superficie con molta acqua. Nell’industria la neutralizzazione è il modo in cui si finisce una pulizia, non quello in cui la si comincia: OxyChem raccoglie prima il materiale versato, neutralizza solo il residuo con acido diluito e poi lava la zona con acqua, e il suo manuale avverte che le soluzioni caustiche sviluppano molto calore mentre vengono neutralizzate. In casa questo significa una passata di aceto diluito su una superficie dura quando la soda è già stata tolta, mai aceto versato su una pozza di soluzione calda.

La soda più facile da smaltire è quella che non hai mai preparato, quindi prepara solo quanto serve alla ricetta. La soluzione avanzata si conserva per la cotta successiva in una bottiglia di polipropilene o HDPE ben chiusa, etichettata come soda con la sua concentrazione e la data; l’impostazione della soluzione madre nel calcolatore la pesa. La soluzione che non userai, e la soda secca che non vuoi più, vanno alla raccolta dei rifiuti domestici pericolosi, non nello scarico e non nella spazzatura: le aziende idriche chiedono di portarci i prodotti chimici, e alcuni centri di raccolta li accettano solo nella confezione originale etichettata, quindi informati prima di portare un barattolo di soluzione fatta in casa. Il composto di sapone crudo è ancora caustico e può solidificarsi nel tubo (Grosso), quindi raschialo invece in uno stampo di scorta o nella spazzatura.

Idrossido di sodio o idrossido di potassio

I due alcali fanno lo stesso lavoro, molecola per molecola. La differenza è il sapone che lasciano. I saponi di sodio degli acidi grassi saturi cristallizzano a temperatura ambiente e si solidificano in saponette; le loro versioni potassiche restano disciolte, ed è per questo che l’idrossido di potassio dà sapone liquido e sapone molle (McBain e Sierichs, 1948). Una ricetta a soda mista fa una parte della saponificazione con ciascuno: una piccola quota di potassio per una saponetta che fa schiuma più facilmente, una più grande per il sapone da barba, e soprattutto potassio per il sapone in crema.

Si somigliano moltissimo e non sono intercambiabili a parità di peso: 56,1 g di idrossido di potassio fanno quello che fanno 40,0 g di idrossido di sodio. Se pesi idrossido di sodio seguendo un valore calcolato per l’idrossido di potassio, la saponetta riceve circa una volta e mezza la soda che i suoi oli possono consumare. Per 1000 g di olio d’oliva sono 200,6 g al posto di 128,7 g, uno sconto soda di circa −48 %, e una saponetta caustica. Etichetta entrambi i barattoli, tienili separati, e prima di pesare leggi nel calcolatore il nome della soda sopra il valore.

Errori comuni e miti

«Il sapone fatto a mano contiene ancora soda.» Una saponetta calcolata e fatta correttamente non ne contiene più: la soda si pesa in difetto rispetto a quanta gli oli potrebbero consumarne e si esaurisce nella reazione, come mostrano le titolazioni di Dunn sulle saponette stagionate. Ogni vero sapone è fatto con la soda, comprese le basi melt and pour; la domanda è se ne resta. Le norme sul sapone misurano esattamente questo. Lo standard dell’Africa orientale sul sapone da toeletta, per esempio, ammette al massimo lo 0,1 % di alcali caustico libero e non fissa alcun limite di pH, perché ogni vero sapone risulta alcalino, intorno a un pH tra 9 e 10.

«Toccalo con la lingua.» Il test della lingua ti mette in bocca una saponetta forse caustica, rileva solo un eccesso grossolano e può essere ingannato da profumi come la cannella e i chiodi di garofano, che attivano lo stesso recettore della sensazione di bruciore. La fenolftaleina, un pHmetro calibrato o una titolazione di laboratorio rispondono alla domanda senza rischi; la guida sul pH del sapone spiega come leggere ciascuno.

Gli errori che causano danni veri sono pochi e ben noti: acqua versata sulla soda; una caraffa di soluzione lasciata incustodita o senza etichetta; alluminio nelle vicinanze; soda vecchia e impaccata pesata come se fosse fresca; l’alcali sbagliato scelto nel calcolatore; una purezza inserita più bassa di quella reale della soda; e aceto su un’ustione al posto dell’acqua corrente.