Sabão sempre à mão

SABÃO SEMPRE À MÃO! Inês Ribeiro1; Mariana Baltazar1; Miguel Garcia1; Tiago Gregório1 Conceição Vilela1 (Professora Orientadora) 1 Escola Secundária da Ramada, Portugal

Índice O nosso desafio …………………………………………………………………………………………… 3 Personalização do sabão ……………………………………………………………………………….. 4 Protótipo a desenvolver ………………………………………………………………………………... 9 Experiência ………………………………………………………………………………………………… …. 10 Regras de Segurança ..……………………………………………………………………………………. 11 Material e reagentes ..……………………………………………………………………………………. 122

O nosso desafio! Como desenvolver um sabão que seja desinfetante em contexto de pandemia e que possa ser facilmente transportado e utilizado? 3

QUATRO VERSÕES DIFERENTES... 4

Sabão para pele oleosa (Acne, borbulhas) ● O sabão que pretendia criar tinha como objetivo ser adaptado para peles oleosas e para ● Também para tornar o sabonete mais apelativo, pensei pessoas que sofrem de acne e problemas com borbulhas. Com o recurso a alguns em utilizar corantes leuco, de origem orgânica que reagentes de origem natural, como o óleo de côco, capaz de curar o acne, matando as variassem a sua cor com as mudanças de temperatura, bactérias causadoras do problema, e a amêndoas, em pó, que têm a capacidade de quando em contacto com a água. A gama de absorver o excesso de oleosidade e impurezas, a pele ficará mais limpa e suave. temperaturas em que estes corantes funcionam é da ● Durante a pesquisa que fiz, não consegui ● O tempo necessário para ordem dos -5ºC e 60ºC, ideal para o sabão, pois nunca descobrir qual o possível pH que o sabão a consolidação do sabão se chegam a atingir nem temperaturas tão baixas nem poderá vir a ter, mas não deve ser agressivo, deveria de rondar as 4 tão elevadas. rondando os 5,5 a 6,5 , que são os valores semanas, para não ser comuns de pH da pele. tão agressivo para a pele 5

Protótipos a desenvolver Cápsulas Portáteis Stick de Sabão 6

EXPERIÊNCIA 7

Segurança • O hidróxido de sódio pode queimar a pele e os olhos. • Não usar lentes de contato ao trabalhar com a solução de hidróxido de sódio, uma vez que aumenta o risco de ferimentos se o hidróxido de sódio salpicar nos olhos. • Usar óculos de proteção, luvas e bata. • Se o hidróxido de sódio contactar com a pele, lavar imediatamente com água em abundância. Se contactar com os olhos, lavar imediatamente com água em abundância por pelo menos 15 minutos e consultar um médico. • Remover a roupa salpicada com hidróxido de sódio imediatamente e lavar antes de usar novamente. • Não utilizar recipientes de alumínio ou estanho para colocar o hidróxido de sódio pois pode ocorrer uma reação indesejada e perigosa. 8

Materiais e reagentes • 591,47 ml de óleo de coco ou • vareta de vidro óleo de amêndoas • placa de aquecimento • 295,74 ml de azeite • espátula • 266,16 ml de água destilada ou • gobelés aloé vera ou leite de cabra • papel indicador de pH • 141,36 ml de hidróxido de sódio • termómetro • 15 g de cloreto de sódio • liquidificador ou varinha • 50 ml de água destilada mágica • óleos essenciais • moldes • corantes (opcional) • aveia em pó (opcional) • ervas ou flores secas (opcional) 9

Procedimento • Medir os reagentes e colocar o equipamento de segurança. • Ligar a placa de aquecimento e adicionar o óleo de coco. • Enquanto o óleo de coco derrete, preparar a solução de hidróxido de sódio, adicionando lentamente o mesmo à água, aloé vera ou leite de cabra. • Com uma espátula, mexer cuidadosamente a solução enquanto se adiciona o hidróxido de sódio. Vai ocorrer uma dissolução exotérmica pelo que é necessário ter atenção. • Reservar a solução de hidróxido de sódio e deixar arrefecer por 15 a 20 minutos. • Quando o óleo de coco derreter completamente, adicionar o azeite. Agitar a mistura. 10

Procedimento • Quando os óleos atingirem 49 a 54 ° C colocar o liquidificador de imersão na lateral do gobelé. Verter suavemente a solução de hidróxido de sódio para evitar salpicos. Agitar devagar. • Ajustar o liquidificador para baixo. Agitar a mistura, movendo-se em círculos durante 10 minutos ou até que o sabão engrosse. Manter o liquidificador imerso para evitar bolhas de ar. • Remover cuidadosamente o gobelé da placa de aquecimento e deixar arrefecer. • Usando o papel de pH, teste o pH do sabão bruto. (Para etapas em que o sabão ainda é líquido, o pH pode ser medido simplesmente mergulhando o papel de pH no líquido.) 11

Procedimento • Medir 15 g de cloreto de sódio e colocar num gobelé de 100 mL. • Adicionar 50 mL de água e agitar até dissolver. Aquecer a solução de sal até que esteja quase em ebulição. • Adicionar a solução de cloreto de sódio quente à mistura de sabão. • Tapar o gobelé e aquecer a mistura a temperatura baixa durante 50 minutos. Se a mistura borbulhar, mexer delicadamente. • Desligar a placa de aquecimento. Deixar arrefecer até que a mistura fique a uma temperatura inferior a 82 ° C. • Adicione óleos essenciais, corantes e aveia, se pretendido. Agitar bem. 12

Procedimento • Verter a mistura no molde de sabão. Alisar o topo com uma espátula. Bater o molde no balcão para eliminar bolhas de ar. • Cobrir com ervas secas, se pretendido. • Deixar o sabão secar. • Medir e registar a leitura de pH do sabão obtido- pH do produto final. Se a leitura de pH do produto final estiver entre 6 e 10, o sabonete é considerado seguro para uso. 13

Explicação científica O sabão resulta de uma reação de saponificação entre uma gordura neutra e uma base (NaOH). 14

Explicação científica (continuação) • A reação química que forma o sabão designa-se de saponificação e envolve a reação de uma gordura neutra e uma base do tipo MOH- neste caso o hidróxido de sódio, NaOH. • As gorduras e óleos, designados triglicéridos ou ácidos gordos, são ésteres que derivam do glicerol e são formados por três cadeias de ácidos carboxílicos e uma molécula de glicerol. Os ácidos gordos podem ser saturados ou insaturados mediante se as ligações entre carbonos nas cadeias de ácidos carboxílicos são todas simples ou não. Um sabão deve conter ácidos gordos de diferentes graus de dureza, isto é, de insaturação, uma vez que os insaturados são menos eficientes na limpeza, mas mais suaves para a pele e os saturados são mais eficientes na limpeza, mas mais agressivos para a pele, pelo que é necessário equilibrar o grau de insaturação aquando da escolha dos óleos a utilizar. • Na reação de saponificação obtém-se como produtos da reação o sabão (sal de ácido gordo) e glicerol em resultado da hidrólise alcalina dos ácidos gordos, isto significa, que o calor e o hidróxido de sódio vão quebrar as ligações químicas entre a região hidrofóbica e a região hidrofílica dos ácidos gordos. (imagem) • Um sabão tem a fórmula geral R-CO-ONa, onde R é usualmente uma cadeia carbónica contendo entre 12 e 18 átomos de carbono. Esta cadeia apresenta uma extremidade apolar, que se designa hidrofóbica, e apresenta baixa afinidade com as moléculas de água e alta afinidade com moléculas de gordura; e uma extremidade polar, que se designa hidrofílica, e apresenta elevada afinidade com moléculas de água e baixa afinidade com moléculas de gordura. 15

Explicação científica (continuação) • O sabão é um sal de sódio (possui pelo menos uma ligação iónica) solúvel em substâncias polares e apolares. O mesmo funciona como um agente humidificante, isto é, diminui a tensão superficial- efeito que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica- permitindo maior contacto entre a água e a pele. • No processo de limpeza estabelecem-se interações intermoleculares entre a sujidade e a parte apolar da molécula de sabão; o sabão começa a retirar a sujidade da superfície e formam-se micelas solúveis em água que podem, assim, ser removidas. • Como os sabões que vamos produzir possuem diversas finalidades diferentes, o pH de cada um também terá de ser adaptado às necessidades pretendidas, pelo que iremos recorrer ao cloreto de sódio para fazer esses ajustes. • Para além disso, o cloreto de sódio é utilizado para aumentar a consistência do sabão e a quantidade de espuma a ser produzida, uma vez que leva a uma diminuição da tensão superficial, aumentando a superfície de contacto 16

O sabão e o vírus • Ao nível da atual pandemia, o sabão tem um uso recorrente e a sua importância passa por vezes despercebida. O sabão quando em contacto com o vírus desestabiliza as ligações não covalentes, provocando um “desmoronamento” da estrutura do micro-organismo invasor. Como existem ligações intermoleculares por forças de Van der Waals e pontes de hidrogénio, mais fracas que as covalentes, em que há uma partilha de eletrões entre átomos de carbono e onde a coesão estrutural é maior, então a estrutura do agente patogénico é mais frágil, sendo por isso mais fácil quebrar as suas ligações. O Sars-cov-2 é um vírus constituído por RNA, proteínas e encontra-se rodeado por lípidos. O sabão é um conjunto de moléculas que possuem todas a mesma estrutura: uma parte hidrofóbica (baixa afinidade com a água) e a parte hidrofílica (elevada afinidade com a água). Quando estes dois interagem, a parte hidrofóbica da molécula de ácido gordo penetra através da bicamada lipídica e a estrutura do vírus é quebrada. As diversas moléculas de sabão rodeiam o produtos da reação, ficando a parte hidrofílica virada para o exterior , formando um complexo solúvel em água, capaz de ser eliminado durante a lavagem. 17

Concluindo… Consideramos que esta proposta oferece soluções de desinfecção aplicáveis em várias situações: pele sensível e alérgica, suavizar a pele, pele seca e pele oleosa e com acne. Pensamos que a mais relevante poderá vir a ser um protótipo passível de ser desenvolvido pela indústria e aplicado no dia-a-dia em época Covid e pós-covid. No entanto, existem ainda possíveis linhas de investigação futuras como cápsulas biodegradáveis que comportem sabão líquido. 18

Bibliografia Science Buddies. (2020, November 20). The Chemistry of Clean: Make Your Own Soap to Study Soap Synthesis | Science Project. https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Chem_p096/chemistry/how-to-make-soap#background M. (2017, January 22). Make Your Own Soap! Part 1: The Chemistry Behind Soap Making. Lab Muffin Beauty Science. https://labmuffin.com/make-your-own-soap-part-1-the-chemistry-behind-soap-making/ Higuera, V. (2019, June 6). What Is Mild Soap and When Should I Use It? Healthline. https://www.healthline.com/health/mild-soap#benefits Nunez, K. (2020, January 16). How to Make Bar Soap Yourself. Healthline. https://www.healthline.com/health/how-to-make-soap#_noHeaderPrefixedContent Guild, H. S. A. C. (n.d.). Lye Calculator. Lye Calculator. Retrieved 27 April 2021, from https://www.soapguild.org/lye-calc.php 19

Bibliografia 20 Ruddock, V. (n.d.). Hypoallergenic Soap and Skin Cleansers. LoveToKnow. Retrieved 2 May 2021, from https://skincare.lovetoknow.com/skin-care-products/hypoallergenic-soap-skin-cleansers Sheridan, K. (2021, May 27). How Do You Make Homemade Hypoallergenic Soap? LEAFtv. https://www.leaf.tv/5272116/how-do-you-make-homemade-hypoallergenic-soap/ Martha Stewart. (2021, May 20). Oatmeal Soap. https://www.marthastewart.com/1536740/oatmeal-soap Tensão superficial - Arquivo da FEUP. (n.d.). FEUP. Retrieved 3 June 2021, from https://biblioteca.fe.up.pt/arquivo/glossario/tensao-superficial/index.html Types of Fat. (2018, July 24). The Nutrition Source. https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/what-should-you-eat/fats-and-cholesterol/types-of-fat/

Bibliografia eCycle. (2021, May 30). Guia do sabão: origem, composição, riscos e alternativas para os principais tipos - eCycle. eCycle - Sua pegada mais leve. https://www.ecycle.com.br/sabao-o-que-e-origem-composicao-em-po-detergente-pedra-sabonete-sequestrantes-quelantes-r emocao-sujeira-polares-apolares-limpeza-micelas-saponificacao-substancias-emulsificacao-alternativas-faca-voce/ Rauf, A. (2018, August 12). How to make Soap. Pak Science Club. https://paksc.org/pk/science-experiments/chemistry-experiments/how-to-make-soap Homestratosphere's Editorial Staff & Writers. (2021, March 11). 22 Different Types of Soap. Home Stratosphere. https://www.homestratosphere.com/types-of-soap/ Wikipedia contributors. (2021, May 18). Thermochromism. Wikipedia. 21 https://en.wikipedia.org/wiki/Thermochromism#Organic_materials

Bibliografia A. (2017a, October 3). Mudando de cor com a temperatura. Em Síntese. https://www.emsintese.com.br/2008/cor-temperatura/ How Saponification Makes Soap. (n.d.). ThoughtCo. Retrieved 4 May 2021, from https://www.thoughtco.com/how-saponification-makes-soap-606153#:%7E:text=The%20saponification%20reaction%20may%20b e%20tailored%20to%20produce,using%20potassium%20hydroxide%20%28KOH%29%20rather%20than%20sodium%20hydroxi de. M., & Marinanavarrete, V. T. O. P. P. (2020, August 21). Métodos de produção do sabão. Marina Navarrete. https://marinanavarrete.wordpress.com/2019/07/10/metodos-de-producao-do-sabao/ Costa, A. (2020, August 8). 10 óleos naturais para cuidar de sua pele! Dicas de Saúde. https://www.saudedica.com.br/10-oleos-natural-ira-cuidar-pele/#:%7E:text=%20%C3%93leos%20naturais%20para%20cuidar%20 de%20sua%20pele%3A,uva%20cont%C3%A9m%20%C3%A1cido%20linoleico%2C%20que%20ajuda. . .%20More%20 22

Bibliografia Barbosa, A., & Silva, R. (1995). XAMPUS. Química Nova Na Escola, 2. Formulação e Otimização de um sabão biológico de leite de burra produzido pelo método tradicional. (2016, December). Tânia Sofia Pereira Marques. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. (2009, February). Produção de sabão líquido a partir de óleo alimentar usado. Paulo César Azevedo Fernandes. Departamento de Engenharia Química da FEUP. (2008, July). Produção de Sabões Líquidos com Aroma e Esfoliante a partir de Óleos Usados da cantina da FEUP. Alexandra Maria da Silva Pereira. 23

Obrigado! 24