Soda cáustica e potassa: NaOH, KOH e soda mista no sabão

O hidróxido de sódio (NaOH, soda cáustica) e o hidróxido de potássio (KOH, potassa cáustica) fazem o mesmo trabalho na saboaria: cada um fornece o hidróxido que quebra uma gordura em sabão e glicerina. O que muda é o sabão que cada um deixa, quantos gramas uma receita pede e o que as escamas na sua prateleira realmente contêm. Este guia trata dessas três coisas, depois das receitas de soda mista, que usam os dois, e da única confusão entre eles que pode deixar uma barra cáustica.

A mesma reação, pesos diferentes

Uma molécula de gordura consome três hidróxidos, seja qual for o álcali que os fornece, então os dois são intercambiáveis molécula por molécula, não grama por grama. Um átomo de potássio é mais pesado que um átomo de sódio e, com os pesos atômicos da IUPAC, um mol de KOH pesa 56,106 g, contra 39,997 g do NaOH. Assim, 1 g de KOH faz o trabalho de 0,7129 g de NaOH, e 1 g de NaOH o trabalho de 1,4028 g de KOH.

Os índices de saponificação são definidos em hidróxido de potássio, como miligramas de KOH por grama de gordura (AOCS Cd 3-25), então a calculadora os converte com esse 0,7129 sempre que você escolhe hidróxido de sódio. Uma tabela que traz o valor do azeite de oliva como 0,190 está dando o número do KOH; o número do NaOH é 0,135.

Pela nossa calculadora, com os índices de saponificação representativos de 190 e 256,5 mg KOH/g.

Isso dá uma verificação rápida. Para sabonete em barra com 5 % de superfat (superengorduramento), o hidróxido de sódio fica em mais ou menos 13 % (azeite de oliva) a 17 % (óleo de coco) do peso do óleo. O hidróxido de potássio a 90 % de pureza fica em mais ou menos 20 a 27 %. Um número de soda fora da faixa do álcali que você tem na mão merece uma segunda olhada.

Por que o sódio faz barras e o potássio faz sabonete líquido

Uma barra de sabão é uma massa de cristais de sabão que retém um pouco de água. O que separa os dois álcalis é se o sabão cristaliza ou continua dissolvido em temperatura ambiente, e as medições clássicas, feitas por McBain e Sierichs em 1948, mostram o padrão com clareza. Nos testes deles, só um punhado de sabões puros se dissolveu de verdade em temperatura ambiente: o laurato de potássio, o miristato de potássio, o oleato de potássio, o sabão de potássio dos ácidos mistos do óleo de coco e o oleato de sódio. Todos os outros sabões de sódio ou de potássio dos ácidos graxos saturados, entre eles o laurato de sódio e o estearato de sódio, precisaram de calor para entrar em solução.

Assim, um sabão de sódio de coco, palma ou sebo firma numa barra dura e cristalina. Feitos com hidróxido de potássio, os sabões láuricos e oleicos do óleo de coco e do azeite de oliva continuam em solução como uma pasta translúcida, que é exatamente o que um saboeiro quer para o sabonete líquido: a pasta se dilui em água até ficar fácil de despejar, e a nossa calculadora de diluição calcula quanta água. Os sabões moles da história, como o savon noir, feito de azeite de oliva e potassa, são a mesma química parada antes da diluição.

O oleato de sódio é a exceção do lado do sódio, e ele explica o Castela. Uma barra de sabão de azeite de oliva puro é sobretudo oleato de sódio, solúvel o bastante para que a barra nova continue mole por semanas e fique escorregadia no uso.

Pureza: o que as escamas na sua prateleira contêm

O hidróxido de sódio sai da fábrica quase puro. Um certificado de fabricante para um saco de pérolas de soda cáustica que Dunn mostrou aos saboeiros indica 99,9 % de NaOH, e a calculadora supõe 100 %, a menos que você mude; a dica dela dá de 98 a 100 % para os graus alimentício e técnico.

O hidróxido de potássio, não. A avaliação da OCDE dá o sólido industrial como cerca de 91 % de KOH e cerca de 8 % de água, e as pastilhas de grau reagente só têm garantia de 85 % de KOH, com até 2 % de carbonato de potássio. A calculadora supõe 90 % e avisa se você a ajustar para 99,5 % ou mais.

Errar a pureza importa mais quando o superfat é pequeno, e o sabonete líquido é feito com 0 a 3 %. Um KOH que na verdade tem 95 % de pureza, mas foi informado como 90 %, dá 5,6 % mais KOH do que a receita precisa, o bastante para levar abaixo de zero um sabonete líquido feito com 0 a 3 %. Informe escamas de 90 % como 100 % e faltam 10 %, o que deixa uma pasta turva e gordurosa. Use a pureza do rótulo ou do certificado de análise do seu fornecedor, e meça-a se você não tiver nenhum dos dois (veja abaixo).

Soda mista

Uma receita de soda mista faz parte da saponificação com hidróxido de potássio e o resto com hidróxido de sódio. Escolha Mista na calculadora e aparece um campo Parcela de KOH. É a parcela da saponificação feita pelo potássio, não uma parcela do peso e, como o KOH é a molécula mais pesada e é vendido menos puro, a parcela dele no peso é sempre maior. Os resultados mostram as duas.

Tome a nossa receita de sabão de barbear: 40 % de ácido esteárico, 25 % de óleo de coco, 20 % de azeite de oliva, 10 % de óleo de rícino e 5 % de manteiga de karité, com 4 % de superfat e 40 % da saponificação feita pelo potássio. Para 500 g de óleos, são 43,7 g de hidróxido de sódio e 45,4 g de hidróxido de potássio a 90 %. O potássio faz dois quintos do trabalho e representa 51 % da soda que você pesa.

Quanto potássio usar depende do que você quer dele:

• Barras, por volta de 5 %. Um pouco de potássio faz uma barra se dissolver e espumar com mais facilidade, sobretudo nos sabões ricos em ácido esteárico e palmítico. A Classic Bells repassa a sugestão de Watson de 5 % para o Castela, para cortar a gosma pegajosa pela qual o sabão de azeite puro é conhecido. Para 1000 g de azeite de oliva com 5 % de superfat, uma parcela de 5 % dá 122,2 g de hidróxido de sódio e 10,0 g de hidróxido de potássio.
• Sabão de barbear, mais. A mesma solubilidade e a mesma espuma importam mais num disco de sabão de barbear rico em ácido esteárico. Os sabões de barbear de Thomssen, de 1922, vão de cerca de 25 % a 45 %; o nosso usa 40 %, e o nosso sabão de barbear esteárico vai a 50 %, para que um pincel úmido carregue depressa. O guia de sabão de barbear trata das proporções.
• Sabonete em creme, quase todo potássio. O sabonete em creme básico de Fisher dá cerca de três quartos de potássio pela saponificação, com por volta de 5 % de superfat, e os cremes de barbear publicados ficam na mesma região. A nossa receita de sabonete em creme começa em 75 %; a parcela de KOH é o que define quão mole um creme continua, então aumente-a para um creme mais mole ou diminua-a para um mais firme, e o guia de sabonete em creme vai além.

Com uma solução-mãe, a calculadora mantém os dois separados: a solução-mãe leva o hidróxido de sódio, e o hidróxido de potássio é pesado sólido.

A confusão que deixa uma barra cáustica

A calculadora lembra a sua última escolha de soda, no estado salvo e em qualquer link que você copiar. Faça sabonete líquido numa noite, digite uma receita de barra na noite seguinte sem voltar para o hidróxido de sódio, e o número na tela é um número de hidróxido de potássio. Pese hidróxido de sódio por ele e a barra fica com um excesso grave de soda.

Para 1000 g de azeite de oliva com 5 % de superfat, a calculadora no modo KOH pede 200,6 g. Pesados como hidróxido de sódio, em vez dos 128,7 g de que a barra precisa, isso é cerca de metade a mais de soda do que os óleos conseguem usar: um superfat de −48 %. O mesmo erro acontece com uma tabela de saponificação em KOH lida como se fosse de NaOH, e com dois potes sem etiqueta de escamas brancas; Faiola alerta especificamente contra comprar um quando você queria o outro.

O erro contrário só desperdiça. Pese 128,7 g de hidróxido de potássio a 90 % a partir de um número de hidróxido de sódio para um sabonete líquido e o superfat fica em cerca de 39 %: uma pasta gordurosa que não se dilui transparente, mas não cáustica.

A soda absorve água e gás carbônico

Os dois hidróxidos puxam água do ar. A ficha internacional de segurança química descreve o hidróxido de sódio como higroscópico, e as avaliações da OCDE chamam tanto ele quanto o hidróxido de potássio de deliquescentes, capazes de absorver água suficiente para se dissolver nela; para o hidróxido de potássio, a OCDE acrescenta que ele também absorve gás carbônico com facilidade.

A água absorvida deixa mais fraco cada grama que você pesa. Dunn simulou soda cáustica que tinha caído para 95, 90, 85 e 80 % de pureza e descobriu que os sabonetes saíam mais moles: com falta de soda e inofensivos, mas não a barra que você planejou. O gás carbônico é pior, porque transforma hidróxido em carbonato, e não há um jeito fácil de tirá-lo de novo. O teste de Dunn para o hidróxido de sódio é fazer uma solução a 50 %: o carbonato de sódio não se dissolve na soda forte, então um lote contaminado mostra pontinhos brancos flutuando na superfície. Alguns são inevitáveis; muitos querem dizer que a soda não serve para sabão.

Guarde os dois álcalis em recipientes herméticos e feche-os logo depois de pesar. Se um recipiente ficou aberto ou o conteúdo empedrou, meça a pureza ou substitua-o.

Como medir a pureza em casa

O método de Dunn pede uma balança com precisão de 0,01 g, ácido cítrico anidro e fenolftaleína, e os mesmos óculos e luvas de qualquer trabalho com soda. Dissolva cerca de 10 g de ácido cítrico, pesados com exatidão, em 500 mL de água destilada com três gotas de fenolftaleína a 1 %. Acrescente a soda aos poucos, mexendo até cada adição se dissolver; a solução fica rosa por um instante e clareia à medida que o ácido a neutraliza. Quando um rosa fraco durar um minuto, você acrescentou soda na medida exata para neutralizar o ácido. Então:

• % de NaOH = 62,46 × ácido cítrico (g) ÷ soda cáustica acrescentada (g)
• % de KOH = 87,61 × ácido cítrico (g) ÷ potassa cáustica acrescentada (g)

Informe o resultado como a pureza na calculadora, que divide por ele a quantidade de soda pura necessária, como Dunn recomenda.

Calor e manuseio

O hidróxido de potássio libera mais calor ao se dissolver: 57,61 kJ por mol para o sólido puro, contra 44,51 kJ para o hidróxido de sódio (CRC Handbook), então o mesmo poder de saponificação em KOH libera cerca de 30 % mais calor. Fisher observa que uma solução de KOH reage com mais vigor e pode soar como se estivesse fervendo na jarra. Os dois álcalis são corrosivos para a pele e os olhos, e tudo o que está no guia de segurança com a soda vale para cada um. O lado da água da solução, inclusive quão forte você pode fazê-la, está no guia da água.