pH del sapone fatto in casa: valori normali e come testare la soda libera

Il sapone è il sale di un acido grasso e di un alcali forte, e in acqua ogni sale del genere rende l’acqua alcalina. Per questo una saponetta fatta bene non risulta mai neutra, e un pH alto da solo non dimostra niente. Quello che vuoi davvero sapere è se la saponetta contiene soda libera, idrossido di sodio che non ha trovato olio con cui reagire. Questa guida spiega qual è una lettura normale, perché il pH è una cattiva misura della soda libera e cosa può e non può dirti ciascuno dei test casalinghi abituali.

Perché ogni vero sapone è alcalino

Una molecola di sapone è un acido grasso in cui l’idrogeno acido è stato sostituito dal sodio, o dal potassio nel sapone molle. Gli acidi grassi sono acidi deboli e l’idrossido di sodio è una base forte, quindi in acqua una piccola parte del sapone si riprende un idrogeno dall’acqua, ridiventando acido grasso e lasciandosi dietro uno ione idrossido. Quell’idrossido è il motivo per cui l’acqua saponata è alcalina, ed è presente anche in una saponetta fatta alla perfezione, senza alcuna soda libera.

Quanto sia alcalina dipende dagli acidi grassi. Le catene più lunghe in acqua si impacchettano tra loro, e impacchettate trattengono quell’idrogeno più saldamente, così i loro saponi se lo riprendono dall’acqua più facilmente e danno letture più alte; ogni doppio legame nella catena abbassa un po’ la lettura. Le differenze non sono piccole.

Valori presentati da Kevin Dunn nel 2015 per soluzioni all’1 % di saponi puri senza soda libera, basati sulle misure del pKa degli acidi grassi di Kanicky e Shah.

Una saponetta stagionata misura un po’ meno di quei saponi puri, e la maggior parte sta tra 9 e 10. Quando Tarun e colleghi hanno testato 64 saponi da bagno come soluzioni all’1 %, 53 misuravano tra 9,01 e 10. Le saponette a freddo dello stesso Dunn sono scese invecchiando, anche sigillate in un sacchetto: il sapone all’olio d’oliva da 11,4 a 10,3, quello di palma da 10,3 a 10,2, quello di cocco da 10,1 a 9,9, mentre quello di ricino è rimasto a 9,5. Quindi aspettati che una saponetta fatta bene misuri circa pH 9-10, e che una fatta soprattutto con olio d’oliva o un altro grasso a catena lunga stia verso l’alto di quell’intervallo o poco sopra. I saponi del negozio variano di più: in un’indagine brasiliana di Mendes e colleghi, la maggior parte delle saponette per bambini misurava più di 10, fino a 11,55, e le saponette antibatteriche da 10,28 a 11,34. La superficie della pelle sta a circa pH 5,5.

Perché il sapone non può essere a pH neutro

Per portare il sapone a pH 7 dovresti ritrasformarne la maggior parte in acido grasso, che non si scioglie più né fa schiuma come il sapone. Dunn ha provato strade più delicate su saponette a freddo finite, conservandone dei pezzi in anidride carbonica e sopra l’aceto. L’aceto ha fatto di più, e ha portato il sapone all’olio d’oliva solo a 9,9 e quello di ricino a 8,8. La sua conclusione è stata che il sapone a freddo resiste molto ai cambiamenti di pH.

Le saponette vendute come a pH bilanciato o a pH 5,5 sono syndet, detergenti sintetici come il sodium cocoyl isethionate; nello studio di Mendes una saponetta syndet misurava 5,81 e i syndet liquidi da 5,30 a 7,36. Secondo le norme statunitensi (21 CFR 701.20) non sono «soap», una parola riservata ai prodotti la cui massa e la cui azione detergente sono sali alcalini di acidi grassi. Se vuoi una saponetta a pH basso, il calcolatore per syndet ne formula una; il sapone a freddo non ci può arrivare.

Un pH alto non è la stessa cosa della soda libera

Le norme sul sapone lo dicono a modo loro: limitano l’alcali libero, non il pH. La norma dell’Africa orientale sul sapone da toeletta, per esempio, ammette al massimo lo 0,1 % di alcali caustico libero espresso come idrossido di sodio, misurato secondo la ISO 456, e lo 0,2 % di alcali libero totale espresso come ossido di sodio, misurato secondo la ISO 684, e non fissa alcun requisito di pH.

Il motivo è che il pH risponde debolmente alle quantità che contano. Classic Bells, partendo dal libro di Dunn, stima che un eccesso di soda di 1 parte per mille alzi il pH di un sapone di circa 0,3, e un grande eccesso di 5 parti per mille di circa 0,7. Confrontalo con la tabella qui sopra: un sapone all’olio d’oliva perfetto misura 1,5 unità in più di un sapone all’olio di ricino perfetto. Una saponetta ricca di ricino con un po’ di soda libera può misurare meno di un Castiglia impeccabile.

Nemmeno lo sconto soda (sovragrassaggio) incide molto sulla lettura. L’olio libero sta accanto al sapone e non neutralizza niente; sono gli acidi grassi di cui è fatto il sapone a fissarne il pH. E la cenere di soda bianca che può formarsi sulla superficie di una saponetta è carbonato di sodio, a sua volta alcalino (la ISO 684 lo conta nell’alcali libero totale), ed è per questo che ogni test va fatto su una faccia appena tagliata.

C’è una lettura che invece significa qualcosa da sola. Nessun sapone puro della tabella di Dunn arriva a 12, quindi una soluzione all’1 % che misura 12 o più contiene alcali libero. La regola di Watson per le cartine concorda: sopra 12, non usare il sapone, non maneggiarlo a mani nude, e rifondilo o buttalo.

Misurare il pH come si deve

Se misuri il pH, misuralo in un modo che permetta il confronto:

1. Prepara una soluzione all’1 %. Sciogli 1 g di sapone, raschiato dall’interno della saponetta, in 99 g di acqua distillata bollita e raffreddata. La bollitura scaccia l’anidride carbonica, che altrimenti abbasserebbe la lettura; la guida di laboratorio di riferimento, la ASTM D1172, usa acqua appena bollita e una temperatura fissa per la stessa ragione.
2. Lascia che si sciolga del tutto. Il gruppo di Tarun ha lasciato riposare le soluzioni 24 ore prima di misurarle.
3. Usa un pHmetro, se puoi. Taralo con soluzioni tampone a pH 7 e pH 10 prima di ogni sessione e misura a temperatura ambiente.
4. Confronta cose simili. Una lettura significa di più accanto a una saponetta della stessa ricetta che sai essere buona, testata allo stesso modo.

Le cartine sono uno strumento più grossolano. Devono coprire un intervallo che va almeno da 7 a 11, il che esclude quelle per piscina, acquario e saliva, secondo Watson. Classic Bells riferisce che le cartine economiche leggono comunemente il sapone da 2 a 3 unità più basso e che anche quelle buone distinguono solo mezza unità. Le cartine possono segnalare una saponetta con un forte eccesso di soda; non possono distinguere una saponetta delicata da una con un leggero eccesso.

Il test della fenolftaleina

La fenolftaleina è un indicatore acido-base: incolore nelle soluzioni acide e neutre, vira al rosa man mano che il pH sale da 8,2 a circa 9,8. I saponai la tengono come soluzione all’1 % in alcol e ne mettono una goccia su una faccia della saponetta appena tagliata.

Poiché una soluzione di sapone fatto bene sta a circa pH 9-10, sopra il punto in cui l’indicatore comincia a virare, una goccia su una saponetta umida spesso diventa leggermente rosa anche quando non c’è soda libera, soprattutto sul sapone giovane che contiene ancora molta acqua. Quello che deve preoccuparti è un magenta vivo e immediato, e soprattutto uno che compare solo a chiazze o a striature: è l’aspetto della soda libera, o di una sacca di soda.

Fenolftaleina su tagli freschi. Un rosa tenue che compare lentamente si vede anche sul sapone fatto bene; un magenta vivo e immediato merita un’indagine.

Un laboratorio ottiene una risposta più netta cambiando solvente. Sciolto in alcol invece che in acqua, il sapone si scinde appena in acido grasso e idrossido, quindi l’indicatore risponde solo all’alcali libero. È così che funziona il metodo normato: la ISO 456 scioglie il sapone in etanolo neutralizzato e titola l’alcali caustico libero con un acido. Dunn ha usato lo stesso principio nei suoi studi, e la maggior parte delle sue saponette stagionate si è rivelata priva di alcali libero, con solo una traccia di acidi grassi liberi.

Su una saponetta, il test della goccia non può dirti quanto alcali libero c’è, non distingue l’idrossido dal carbonato e non dice niente di una sacca che il coltello non ha attraversato. I colori forti del sapone possono nasconderlo. E in condizioni fortemente alcaline il rosa sbiadisce lentamente mentre l’indicatore si trasforma in una forma incolore, una reazione che gli studenti di chimica cronometrano in classe, quindi leggi il colore subito.

Lo zap test

Lo zap test è il vecchio modo di cercare la soda libera a sensazione: si inumidisce un polpastrello, lo si strofina sulla saponetta e lo si porta alla lingua. La soda libera dà subito una puntura acuta, spesso paragonata a quella di una pila, ben diversa dal normale sapore amaro del sapone. Noi non lo consigliamo, e nemmeno Watson, che chiama l’assaggio del sapone «the soapmaker’s version of Russian roulette».

Nel migliore dei casi mostra un forte eccesso di alcali libero nel punto in cui hai prelevato il campione. Non può mostrare un piccolo eccesso, una quantità, né niente sul resto della saponetta. È soggettivo, e dà falsi allarmi: alcuni composti degli oli di cannella, chiodi di garofano, wintergreen e senape e dello zenzero attivano il TRPA1, uno dei recettori dietro la sensazione di bruciore, quindi una saponetta profumata con questi può pizzicare per ragioni che non hanno niente a che fare con la soda.

Quando fare il test

Fai il test quando la reazione è finita. Negli studi di Dunn, con il sapone tenuto al caldo per le prime quattro ore, la maggior parte della saponificazione era finita entro 24 ore, e Faiola, citando il suo lavoro, stima ciò che avviene nelle settimane successive al 3 % della reazione o meno. Una saponetta testata il primo giorno sta ancora finendo, quindi aspetta due o tre giorni prima di giudicarla, come consiglia Classic Bells.

La stagionatura non rende neutro il sapone: negli esperimenti di conservazione di Dunn, le saponette tenute sigillate o all’aria sono rimaste sopra pH 9, e le settimane di stagionatura servono soprattutto a far uscire l’acqua dalla saponetta, come spiega la guida alla stagionatura. La stagionatura però fa svanire un piccolo eccesso di soda libera. Nel sapone di palma con poca acqua di Dunn, l’alcali libero sul fondo della saponetta è sceso da 4,9 a 0,9 parti per mille in 60 giorni. Quindi una saponetta giovane che risulta fortemente alcalina merita di essere testata di nuovo dopo qualche settimana, come suggerisce Classic Bells. Le sacche di soda e i grossi errori di pesata sono un’altra faccenda.

Se un lotto ha troppa soda

I segnali sono fisici tanto spesso quanto chimici: liquido limpido in sacche o che trasuda dalla saponetta, cristalli bianchi granulosi, uno strato duro, gessoso o friabile sotto uno oleoso, un magenta immediato con la fenolftaleina, o una soluzione all’1 % che misura 12 o più. Controlla prima le cause probabili nella ricetta stessa, perché sono loro a decidere il rimedio: idrossido di sodio pesato secondo un valore pensato per l’idrossido di potassio, la potassa (vedi la guida a NaOH e KOH), la purezza sbagliata, una bilancia letta male o un olio dimenticato durante la pesata.

Una saponetta già solidificata con sacche di liquido all’interno non è un caso da salvare. La soda nelle sacche è concentrata e distribuita in modo irregolare, e il consiglio di Faiola è di buttare il lotto: indossa i guanti, lascia che il sapone indurisca quanto più può, chiudilo bene in un sacco e smaltiscilo con i rifiuti domestici, seguendo le regole locali. (La pasta che si separa quando è ancora morbida a volte si può ricompattare cuocendola come sapone a caldo; la guida ai problemi del sapone spiega come.)

Un lotto con un eccesso di soda uniforme, dovuto a un errore di pesata a cui puoi dare un numero, si può rifondere con olio in più con cui la soda libera possa reagire. Il calcolatore fa il conto. Inserisci gli oli che hai effettivamente usato, in grammi, imposta lo sconto soda che vuoi, poi aggiungi una riga di olio e aumentala finché l’idrossido di sodio del calcolatore non è uguale a quello che hai effettivamente pesato. Supponiamo che 1000 g della saponetta con 40 % d’oliva, 30 % di cocco e 30 % di palma siano stati fatti con 160 g di idrossido di sodio invece di 144,1 g: il sapone ha uno sconto soda del −5,5 %. Aggiungere 123,4 g di olio d’oliva durante la rifusione porta il valore del calcolatore al 5 % a 160,0 g, quindi è quello l’olio che serve per il salvataggio; 61,3 g porterebbero lo sconto soda solo a zero.

L’olio deve reagire, quindi il sapone grattugiato e l’olio si scaldano insieme con un po’ d’acqua e si cuociono fino in fondo come un sapone a caldo, poi si mettono nello stampo, si lasciano qualche giorno e si testano di nuovo. La guida alla rifusione spiega il metodo. Se non sai dire quanta soda è andata nel lotto, non c’è niente da cui calcolare: un laboratorio può misurare l’alcali libero con il metodo ISO, e altrimenti è meglio buttare il lotto.