Hidróxido de sódio

O que é e o que faz

O hidróxido de sódio (NaOH), vendido como soda ou soda cáustica, é um sólido branco e um dos álcalis comuns mais fortes. Na saboaria, ele fornece o hidróxido que quebra cada molécula de gordura em três moléculas de sabão e uma de glicerina. O sódio fica com o sabão, e são os sabões de sódio que deixam uma barra endurecer.

A reação acontece em proporções fixas, e é por isso que a soda é pesada ao grama. O índice de saponificação de um óleo diz quanto álcali ele consome. Esses índices são publicados em miligramas de hidróxido de potássio por grama de gordura, então a calculadora os converte para hidróxido de sódio com a razão entre as duas massas molares, 39,997 para 56,106.

Os saboeiros pesam um pouco menos de soda do que os óleos conseguiriam consumir. Essa margem é o superfat (superengorduramento), ou desconto de soda, e faz da soda o ingrediente que acaba primeiro. Com o padrão de 5 % da calculadora, 1000 g de azeite de oliva pedem 128,7 g de hidróxido de sódio: o suficiente para 95 % do óleo, e o resto fica na barra como óleo. Terminada a reação, não sobra soda sem ter com o que reagir, e o que resta é sabão, glicerina, o superfat e um pouco de água.

A reação é rápida no começo e lenta no fim. Nos estudos de Kevin Dunn, com o sabão mantido aquecido nas suas primeiras quatro horas, a maior parte da reação terminou em um dia, e a maioria das barras curadas dele não tinha nenhum álcali livre quando titulada. É por isso que o sabão fresco é manuseado de luvas nos primeiros dias, e uma barra curada, calculada corretamente, não.

Formas, graus e pureza

O sólido vem em escamas, em pequenas esferas (vendidas como pérolas ou micropérolas) e em grânulos. O NIOSH o descreve como escamas, pérolas ou grânulos, e a especificação da UE para aditivos alimentares acrescenta pastilhas, bastões e massas fundidas. A forma muda o jeito como ele escorre ao ser despejado, e nada no que ele faz. Seja qual for a forma, pese: a soda de uma receita é um peso, nunca um volume.

O hidróxido de sódio de grau alimentício, o aditivo E 524, precisa ter pelo menos 98,0 % de álcali expresso como NaOH e no máximo 0,5 % de carbonato de sódio, pela especificação da UE no Regulamento (UE) n.º 231/2012. A nota da calculadora dá 98 a 100 % para os graus alimentício e técnico, e um certificado de fabricante que Dunn mostrou aos saboeiros indicava 99,9 %.

É por isso que a calculadora considera 100 %, e por que essa suposição é segura. Se a sua soda tiver, na verdade, 98 % e você deixar a configuração em 100 %, a nossa barra do dia a dia termina com 6,9 % de superfat em vez de 5 %: um pouco mais mole e mais suave, nunca cáustica. O erro a evitar é o contrário, uma pureza informada abaixo da que a soda realmente tem, porque aí a calculadora manda pesar mais. Mude a configuração só quando um rótulo, um certificado de análise ou a sua própria titulação lhe der um número.

O desentupidor só serve se o rótulo disser 100 % hidróxido de sódio, ou 100 % soda, e mais nada, como diz Anne Watson. Muitos desentupidores são misturas. Anne-Marie Faiola avisa que alguns granulados contêm pedacinhos de alumínio, que a soda ataca, liberando hidrogênio, um gás inflamável; outros trazem ingredientes que, nas palavras de Alicia Grosso, não são nada adequados à saboaria. Uma mistura leva os seus outros produtos químicos para o sabão e pode reagir na jarra de formas que a soda pura não reage, então nunca use uma. O hidróxido de sódio puro é branco ou quase branco; pontinhos, uma tonalidade ou qualquer coisa metálica no pote significam que ele deve ser devolvido.

Como dissolver

Sempre adicione a soda à água, devagar, nunca a água à soda; a ficha internacional de segurança química diz o mesmo. A dissolução do hidróxido de sódio libera 44,51 kJ por mol, cerca de 1,1 kJ por grama, e a solução absorve todo esse calor. A solução de soda recém-preparada passa dos 90 °C em instantes: David Fisher, Catherine Failor e Anne-Marie Faiola dão, cada um, cerca de 93 °C (200 °F). A água despejada sobre um monte de soda encontra soda demais para conseguir levar o calor embora, então ferve onde cai e espirra.

Comece com água fria. Grosso avisa que a soda adicionada a um líquido quente o leva “dangerously close to or over the boiling point in no time”, e o NIOSH observa que o calor pode bastar para incendiar material combustível por perto. No primeiro minuto, a jarra solta um vapor que carrega uma névoa fina de soda. Susan Miller Cavitch achou os vapores insuportáveis depois de uns dez segundos e saiu do cômodo por dois ou três minutos; virar o rosto e trabalhar perto de uma janela aberta ou sob uma coifa têm o mesmo efeito. É preciso muito pouco dessa névoa para fazer diferença: o limite americano para ambientes de trabalho é de 2 mg de hidróxido de sódio por metro cúbico de ar.

O gelo e os líquidos congelados seguram o calor. Um dos jeitos de Faiola resfriar a soda é pesar cubos de gelo como o líquido da receita e dissolver a soda sobre eles. Leite, chá e outros líquidos com açúcares ou proteínas queimam na soda quente, então Grosso e Faiola os congelam até a consistência de raspadinha e polvilham a soda, uma colherada de cada vez. Tudo o que está congelado conta como a água da receita. Gelo jogado numa solução já pronta é água extra que a receita não pediu; para resfriar uma jarra, coloque-a numa bacia de água fria ou gelada, como faz Watson.

A soda ataca alumínio, estanho, chumbo e zinco, liberando hidrogênio ao fazer isso, e o manual da OxyChem acrescenta o cobre e as suas ligas, o latão e o bronze. Então nada de panelas ou papel de alumínio, de baldes galvanizados ou de colheres de latão. O aço inoxidável é o metal a usar: a OxyChem aprova os aços inoxidáveis 304L e 316L para soda cáustica até 200 °F (93 °C).

Entre os plásticos, o polipropileno (PP, código de reciclagem 5) é o da jarra para misturar: um fabricante de material de laboratório o classifica como excelente contra hidróxido de sódio a 50 % e utilizável até 135 °C. O polietileno de alta densidade (PEAD, código 2) resiste à soda tão bem quanto, mas tem temperatura de deflexão térmica de 65 °C, então serve melhor para soda seca e solução já fria do que para uma solução recém-feita e quente. O policarbonato e o PETG, os plásticos transparentes “inquebráveis”, são danificados na hora pela soda forte, e uma garrafa de bebida nunca é recipiente para soda.

O vidro refratário é onde os livros discordam. Cavitch misturava a soda em vidro resistente ao calor, Watson aceita vidro próprio para forno e Fisher, uma jarra de vidro resistente, enquanto Grosso deixou de recomendá-lo porque jarras medidoras refratárias já estilhaçaram, e o nosso guia de segurança com a soda diz que é melhor evitar o vidro. Cada lado tem a sua razão. O vidro borossilicato suporta soluções cáusticas de até 30 % à temperatura ambiente sem dificuldade, segundo o fabricante, mas a corrosão aumenta com a temperatura, e a solução de soda recém-feita é ao mesmo tempo mais forte e muito mais quente que isso. O álcali quente vai corroendo o vidro aos poucos, e uma jarra de vidro quente colocada em água fria para esfriar pode trincar. O polipropileno não tem nenhum desses problemas.

Concentração e a água de que ele precisa

A água não participa da reação. Ela dissolve a soda e a leva até os óleos, e a maior parte dela sai da barra durante a cura. Quanto usar é uma escolha. A calculadora deixa você informá-la como concentração da soda (a parcela da soda na solução de soda), como proporção de água para soda ou como água em porcentagem dos óleos, e mostra as três ao mesmo tempo. Ela começa com uma solução a 33 % e marca qualquer valor acima de 40 % como forte e abaixo de 25 % como diluído. O guia sobre a água explica o que cada passo faz com o traço, a firmeza, a cura e a cinza de soda.

O limite mínimo de água é dado por quanta soda a água consegue reter. O hidróxido de sódio satura em cerca de 52 % em peso a 20 °C, uns 108 g em 100 g de água (OCDE). Com menos água que isso, parte da soda não consegue se dissolver e acaba como grãos cáusticos nas barras, e a calculadora avisa sempre que a água pesada com a soda for menor que o peso da soda dividido por 1,08. Na prática, uma solução a 50 %, pesos iguais de soda e água, é o mais forte que alguém deve usar, e ela começa a cristalizar abaixo de uns 12 °C (OxyChem). Uma solução-mãe guardada num cômodo frio pode formar cristais, e o líquido acima deles fica então mais fraco do que diz o rótulo.

Uma solução mais forte esquenta mais ao dissolver e, como observa Grosso, queima a pele mais depressa. O leite e outros líquidos contam só pela água que carregam, e um líquido reservado para o traço deixa a soda dissolvida em menos água do que o número da receita sugere. A calculadora mostra a concentração como ela é misturada e avisa quando passa do limite.

Como guardar, e como saber quando estragou

Guarde o hidróxido de sódio na embalagem original, com rótulo, e com a tampa bem rosqueada entre uma colherada e outra. A ficha de segurança química pede que ele seja mantido seco e bem fechado, separado de alimentos, ácidos fortes e metais. Guarde-o fora do alcance de crianças e animais e longe do hidróxido de potássio, e nunca o passe para um pote de comida ou uma garrafa de bebida.

A soda puxa água do ar e também absorve dióxido de carbono, que transforma parte dela em carbonato de sódio; a especificação da UE para aditivos alimentares descreve essa reação. As duas coisas deixam menos hidróxido em cada grama que você pesa. A água sozinha deixa o sabão com menos soda e mais mole, como Dunn constatou ao simular soda cáustica que tinha caído para 95, 90, 85 e 80 % de pureza. O carbonato não pode ser removido depois, e vai para o lote junto com a soda. As fábricas de sabão já adicionaram carbonato de propósito para dar firmeza a sabão barato, e Simmons e Appleton alertavam que carbonato demais deixava o sabão quebradiço e fazia surgir uma eflorescência branca na superfície. A película branca num bloco recém-feito, a cinza de soda, geralmente se forma de outro jeito, pela soda que não reagiu na superfície encontrando o ar, e o guia sobre cinza de soda trata disso.

A soda nova escorre em pérolas ou escamas soltas e secas. A soda que absorveu água empelota e empedra; Cavitch, que fazia sabão na úmida Memphis, comprava a dela em embalagens pequenas para nunca precisar cavar uma medida num bloco sólido. O carbonato é mais difícil de ver. O teste de Dunn é dissolver uma amostra numa solução a 50 %, de óculos e luvas: o carbonato de sódio não se dissolve em soda forte, então a soda contaminada mostra pontinhos brancos flutuando na superfície. Alguns são inevitáveis; muitos significam que a soda não serve para sabão. Se um pote ficou aberto ou empedrou, meça a pureza com a titulação com ácido cítrico do guia de NaOH e KOH, ou substitua a soda.

Como comprar, e a legislação

Compre-o com o rótulo hidróxido de sódio, em escamas ou pérolas, de um fornecedor de saboaria ou de produtos químicos, ou em grau alimentício ou técnico. É uma mercadoria perigosa no transporte, UN 1823, classe 8 (corrosivo), grupo de embalagem II, e essa classificação decide como ele pode ser embalado e enviado.

Na UE, um pote vendido ao público traz o rótulo CLP: o pictograma de corrosão, a palavra Perigo, H314 e as recomendações de prudência. Por ser corrosivo para a pele da categoria 1, a embalagem também precisa ter um fecho resistente à abertura por crianças e uma indicação de perigo detectável pelo tato, para pessoas com deficiência visual (anexo II do CLP, seções 3.1 e 3.2).

Na Inglaterra, no País de Gales e na Escócia, o hidróxido de sódio a mais de 12 % em peso é um “corrosive product” pelo Offensive Weapons Act 2019 desde 6 de abril de 2022. É crime vendê-lo a menores de 18 anos, e um vendedor que vende à distância, pela internet ou por telefone, comete crime ao entregá-lo, ou providenciar a entrega, num endereço residencial ou num armário de retirada de encomendas. Um vendedor de lá não pode, legalmente, enviá-lo para um endereço residencial.

Nos Estados Unidos, os produtos domésticos com 10 % ou mais de hidróxido de sódio livre precisam trazer a palavra-sinal “POISON”, uma regra que vem do Federal Caustic Poison Act, e os produtos domésticos secos nessa concentração precisam de embalagem resistente à abertura por crianças (16 CFR 1500.129 e 1700.14). Outros países têm as suas próprias regras. Compre de um fornecedor que possa enviá-lo a você legalmente, e guarde o rótulo e a ficha de dados de segurança.

Derramamentos e descarte

Varra as pérolas secas com pá de lixo e escovinha, de luvas, para um recipiente de plástico seco e com tampa, como recomenda a ficha de segurança química, e depois limpe o local com bastante água. As pérolas quicam e grudam por eletricidade estática, então confira o chão, a balança e as suas mangas antes de tirar as luvas.

Absorva a solução derramada com papel-toalha, jogue-o no lixo e limpe a superfície com bastante água. Neutralizar é como a indústria termina uma limpeza, não como a começa: a OxyChem recolhe primeiro o material derramado, neutraliza só o resíduo com ácido diluído e depois lava a área com água, e o manual dela avisa que as soluções cáusticas liberam um calor considerável ao serem neutralizadas. Em casa, isso significa passar vinagre diluído numa superfície dura depois que a soda já foi removida, e nunca despejar vinagre sobre uma poça de solução quente.

A soda mais fácil de descartar é a que você nunca misturou, então prepare só o que a receita pede. A solução que sobrou se guarda para a próxima fornada numa garrafa de polipropileno ou PEAD bem fechada, etiquetada como soda com a concentração e a data; o ajuste de solução-mãe da calculadora a pesa. A solução que você não vai usar, e a soda seca que você não quer mais, vão para uma coleta de resíduos domésticos perigosos, nem para o ralo nem para o lixo comum: as empresas de água pedem que os produtos químicos vão para lá, e alguns ecopontos só os aceitam na embalagem original etiquetada, então pergunte antes de levar um pote de solução caseira. A massa de sabão crua ainda é cáustica e pode endurecer no cano (Grosso), então raspe-a para uma forma sobressalente ou para o lixo.

Hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio

Os dois álcalis fazem o mesmo trabalho, molécula por molécula. A diferença é o sabão que deixam. Os sabões de sódio dos ácidos graxos saturados cristalizam à temperatura ambiente e endurecem em barras; as versões de potássio ficam dissolvidas, e é por isso que o hidróxido de potássio faz sabão líquido e sabão mole (McBain e Sierichs, 1948). Uma receita de soda mista faz parte da saponificação com cada um: uma pequena parcela de potássio para uma barra que faz espuma mais fácil, uma maior para sabão de barbear, e principalmente potássio para sabonete em creme.

Eles parecem quase iguais e não são intercambiáveis por peso: 56,1 g de hidróxido de potássio fazem o que 40,0 g de hidróxido de sódio fazem. Pese hidróxido de sódio usando o número do hidróxido de potássio, e a barra recebe cerca de uma vez e meia a soda que os seus óleos conseguem consumir. Para 1000 g de azeite de oliva, são 200,6 g em vez de 128,7 g, um superfat de cerca de −48 %, e uma barra cáustica. Rotule os dois potes, guarde-os separados e leia o nome da soda acima do número na calculadora antes de pesar.

Erros comuns e mitos

“O sabão artesanal ainda tem soda.” Uma barra calculada e feita corretamente não tem nenhuma sobrando: a soda é pesada abaixo do que os óleos conseguiriam consumir e é gasta na reação, como mostram as titulações de barras curadas feitas por Dunn. Todo sabão verdadeiro é feito com soda, inclusive a base glicerinada; a questão é se sobrou alguma. As normas de sabão medem exatamente isso. A norma da África Oriental para sabonete, por exemplo, permite no máximo 0,1 % de álcali cáustico livre e não fixa limite de pH, porque todo sabão verdadeiro dá leitura alcalina, por volta de pH 9 a 10.

“Encoste na língua.” O teste da língua põe na sua boca uma barra possivelmente cáustica, só detecta um excesso grosseiro e pode ser enganado por aromas como canela e cravo, que ativam o mesmo receptor da sensação de queimação. A fenolftaleína, um medidor de pH calibrado ou uma titulação de laboratório respondem à pergunta sem o risco; o guia sobre o pH do sabão explica como ler cada um.

Os erros que causam dano real são poucos e bem conhecidos: água despejada sobre a soda; uma jarra de solução deixada sem vigilância ou sem rótulo; alumínio em qualquer lugar perto dela; soda velha e empedrada pesada como se fosse nova; o álcali errado escolhido na calculadora; uma pureza informada abaixo da que a soda realmente tem; e vinagre numa queimadura em vez de água corrente.