Química del jabón

Química del jabón:

En 1791 el químico Nicolas Leblanc inventa un procedimiento para obtener carbonato de sodio a partir de la sal marina, lo que simplificaba y abarataba el proceso de obtención de la sosa. En 1823, Eugéne Chevreul demuestra que las grasas están formados por una combinación de glicerol y ácidos grasos, (oleico, margárico y estárico) y explica así químicamente la reacción de la saponificación descubierta por los sumerios.     

En presencia de la sosa cáustica, los cuerpos grasos se dividen en sus componentes, el carbonato de sodio al reaccionar con los ácidos, grasos de lugar a los estearatos, margaratos, y oleatos, es decir el jabón. Así de la grasa y de la sosa se obtienen jabón y glicerol.    

 En efecto, la preparación del jabón es una de las más antiguas reacciones químicas conocidas. Tal como te adelanté, durante siglos la elaboración de jabones fue una tarea que se hacía en casa. Para ello se empleaban cenizas vegetales y grasas animales o vegetales. Posteriormente, se sustituyó la ceniza por álcalis.

Te preguntarás cómo interactúan estos componentes para generar el jabón. Pues bien, las grasas y aceites son esteres formados por un alcohol más un ácido. Estas sustancias grasas se descomponen cuando las tratas con una disolución acuosa de álcalis, como la sosa sódica o potásica, produciendo una reacción química denominada saponificación, que te dará como resultado jabón y glicerina.

Para que la saponificación se produzca es necesario que agites la mezcla de la grasa con la sosa. Si la sosa es sódica (hidróxido de sodio) obtendrás un jabón sólido y duro, si en cambio, es potásica (hidróxido potásico) el jabón que obtendrás será blando o líquido (cremas jabonosas como las de afeitar).

Una vez producida la saponificación tienes que salar la mezcla para separar el jabón de la glicerina. A continuación, sigue con un proceso de cocción, de amasado, enfriamiento y secado lento.

Pero... ¿en qué se diferencian estos jabones que puedes hacer en casa de los jabones que compras en el comercio? Los jabones industriales suelen contener además diferentes productos químicos y aditivos, como fosfatos, agentes espumantes o blanqueantes con el fin de incrementar su función limpiadora. Según el tipo de grasa utilizado, el proceso de fabricación seguido y los aditivos empleados se obtienen jabones de diferentes calidades.

En definitiva, los jabones son sales sódicas o potásicas de ácidos grasos superiores (que contienen 12 o más átomos de carbono). Sus moléculas están constituidas por dos partes, una apolar, formada por una cadena larga carbonada, como si fuera una cola, que es neutra y repele el agua (hidrófoba) pero atrae a la grasa (liposoluble). La otra parte, la cabeza, es polar y está formada por un extremo iónico cargado eléctricamente que es afín al agua (hidrófila).    

Una práctica habitual en la Enseñanza Secundaria es la saponificación de una grasa y la obtención de jabón. Se realiza generalmente en la materia de Química en diferentes niveles y con diferente grado de profundización y complejidad, aunque también se recoge en la materia de Biología e incluso en la de Geografía como ejemplo de proceso industrial. 

El objeto de este artículo es recopilar y ordenar la información sobre los diferentes procesos de obtención de jabón a nivel casero y artesanal, y traducir el vocabulario artesano asociado a su elaboración a un lenguaje científico adecuado, pues no siempre son coincidentes y dan lugar a confusiones.

Todos los días nuestras actividades comunes nos ponen en contacto con este químico, y sólo necesitamos saber que sirve para limpiar, que suele tener un olor agradable y que sus formas pueden ser variadas. Sin embargo, poca información poseemos respecto a su composición química. 

Este artículo refiere cómo, a través de la historia, el papel del jabón ha sido importante para el desarrollo de nuevas tecnologías, derivadas de las necesidades globales de la sociedad. El impacto de la demanda de este producto se observa en los métodos empleados para elaborarlo. 

La química detrás de este producto responde a varias incógnitas: ¿Cómo funciona un jabón? ¿Por qué hace burbujas? ¿Por qué limpia? ¿De dónde viene? ¿Por qué sus diferentes presentaciones? ¿Es lo mismo jabón y detergente? 

Alguna vez hemos escuchado la frase “Tú y yo somos como el aceite y el agua, jamás podremos estar juntos”. Palabras muy fuertes. Es probable que quien usa esta expresión no conozca la química de un jabón, que puede disminuir la tensión superficial y, con ello, crear un efecto de emulsificación que es algo muy cercano a mezclarse.

En el agua, el jabón forma entre 100 y 200 micelas; es decir, asociaciones o conglomerados de moléculas que orientan sus cabezas con carga hacia la superficie del agregado molecular, mientras que las cadenas alifáticas quedan hacia dentro. La micela es una partícula energéticamente estable, ya que los grupos con carga están unidos mediante enlaces de hidrógeno de baja energía con las moléculas del agua circundante, mientras que los grupos afines a las grasas se orientan hacia el interior de la micela e interactúan con otros grupos de características similares.

Los jabones limpian debido a las afinidades diferentes de los extremos de sus moléculas. La suciedad grasa no se elimina fácilmente sólo con agua, que la repele por ser insoluble en ella. Sin embargo, el jabón posee una cadena larga alifática o hidrocarbonada sin carga que interactúa con la grasa, disolviéndola, mientras que la región con carga se orienta hacia el exterior, formando gotas. 

Una vez que la superficie de la gota grasa está cubierta por muchas moléculas de jabón, se forma una micela con una pequeña gota de grasa en el interior. Esta gota de grasa se dispersa fácilmente en el agua, ya que está cubierta por las cabezas con carga o aniones carboxilato del jabón.

La mezcla que resulta de dos fases insolubles (agua y grasa), con una fase dispersada en la otra en forma de pequeñas gotas, se denomina emulsión. Por lo tanto, se dice que la grasa ha sido emulsionada por la solución jabonosa. De esta manera, en el proceso de lavado con un jabón, la grasa se elimina con el agua del lavado.

Así es como al mezclar los ácidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solución alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un álcali, como por ejemplo la sosa),se obtiene el jabón (que será realmente suave, porque además el otro subproducto que se obtiene de esta reacción es la glicerina). 

El álcali es imprescindible para que se produzca esa reacción, pero hay que tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para manipularlo con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del jabón son la sosa (hidróxido sódico, NaOH) y la potasa (hidróxido potásico, KOH). 

Por eso, es necesario tener mucha experiencia y unos conocimientos muy amplios sobre los álcalis y sus reacciones químicas, para proceder a realizar una saponificación que ofrezca totales garantías de que el producto final obtenido no entrañe riesgo alguno para la piel. 

Esto no significa que la saponificación sea un proceso terriblemente peligroso, sino más bien muydelicado de realizar: Así, por ejemplo, si en la reacción anterior hay un exceso de sosa, el producto resultante será una masa cáustica inservible; mientras que si por el contrario, la cantidad de sosa es insuficiente, el producto resultante será una mezcla grumosa de aceites, que en nada se parecerá tampoco al jabón.

Es por eso que para realizar un buen jabón, perfectamente saponificado, y con unas excelentes cualidades limpiadoras y emolientes, aparte de una gran experiencia y conocimientos de la saponificación, se necesita conocer también una serie de tablas con parámetros y proporciones muy concretas de cada uno de los elementos que constituyen la reacción, así como su correcta formulación. 
El conjunto de dichas tablas imprescindibles para la elaborar cualquier tipo de jabón, es lo que se conoce como tablas de saponificación:

0,134g Aceite de oliva 0,190g Aceite de coco
0,141g Aceite de palma 0,134g Aceite de girasol
0,128g Aceite de ricino 0,136g Aceite de almendras
0,133g Aceite de aguacate 0,135g Aceite de soja
0,136g Aceite de maíz 0,133g Aceite de sésamo
0,069g Aceite de joroba 0,156g Aceite de palmiste
0,132g Aceite de germen de trigo 0,069g Cera de abeja
0,137g Manteca de cacao 0,128g Manteca de karité

Forma de Uso:

Para saber cuánta sosa se necesita para saponificar una cantidad de una grasa concreta, sólo hay que multiplicar dicha cantidad por el valor correspondiente que aparece en la tabla. Por ejemplo, para saponificar totalmente 100g de aceite de oliva (en la tabla su parámetro es de 0,134) basta multiplicar 100 x 0,134 = 13,4g de sosa necesitaremos. 

En el caso de que vayamos a hacer un jabón con diferentes aceites, habría que buscar la cantidad necesaria de sosa para cada tipo de aceite concreto, y luego sumarlas todas. También por eso, en las recetas de jabón, si queremos sustituir un aceite por otro, también habrá que ajustar la cantidad de sosa necesaria.

Bueno esto es todo, se despide de ti, tu querido amigo, Carlos Pineda.