ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: TRABALHANDO A QUÍMICA DO SABÃO NO ENSINO MÉDIO, COM MATERIAIS DE FÁCIL AQUISIÇÃO
AUTORES: MARTHE, D. B. (UFV) ; REIS, C. (UFV)
RESUMO: Devido à inexistência de laboratórios e a dificuldade de meios para realizar experimentos, principalmente em escolas públicas, procurou-se neste trabalho desenvolver experimentos simples com materiais de baixo custo que possibilitam ilustrar e aplicar alguns conceitos de Química no Ensino Médio, como também adicionar aspectos ambientais. Trabalhando a química do sabão, utilizou-se a reação de produção e de testes de funcionamento deste produto para aprofundar nos conceitos de estequiometria, solubilidade, densidade, geometria das moléculas envolvidas no processo. O experimento foi realizado em aula prática para um grupo de alunos do ensino médio alcançando os objetivos propostos.
PALAVRAS CHAVES: ensino médio, experimentos, sabões
INTRODUÇÃO: Os óleos vegetais utilizados em frituras por imersão estão incluidos entre os materiais que representam riscos de poluição ambiental (NETO, et al., 2000). Para resolver o problema é necessário reciclar este óleo e uma alternativa é a produção de sabão.
Provavelmente, o sabão é o produto mais antigo utilizado com a finalidade de limpeza da pele. Por mais de cem anos, este produto vem sendo obtido por um mesmo processo: a saponificação dos óleos e gorduras em meio alcalino. Surpreendentemente, a química do sabão ainda é baseada na mesma química do antigo sabão. Ao contrário do que se espera, não houve muitas alterações em sua técnica e nem desenvolvimentos científicos. Quimicamente, o sabão é definido como um sal básico de ácidos graxos. Porém, esse conceito não é muito popular. O sabão é mais definido pela sua utilidade. Independente da química, qualquer agente que limpe é considerado como um sabão. O sabão é produzido pelo processo em que os ácidos graxos contidos nos triglicerídeos (óleos e gorduras) são transformados em sais a partir de uma hidrólise alcalina (FRIEDMAN e WOLF, 1996).
Neste trabalho, procurou-se incluir este tema com experimentos no Ensino Médio. A introdução de aulas práticas de Química, principalmente nas escolas públicas, é dificultada pela falta de laboratórios e de verba para adquirir materiais, reagentes e equipamentos. Diante deste problema, muitos trabalhadores do ensino estudam alternativas viáveis que possam introduzir a experimentação em Química no Ensino Médio. Com este experimento simples e de baixo custo objetiva-se aplicar e ilustrar conceitos de polaridade, solubilidade, estequiometria, reações, além de acrescentar noções de questões ambientais no Ensino Médio, de forma que o aluno possa perceber as propriedades dos materiais.
MATERIAL E MÉTODOS: O procedimento foi dividido em duas partes com duração de 120 minutos. Utilizaram-se 120 mL de óleo de soja, 15 g de NaOH, 120 mL de água, sabão em barra, 3 g de NaCl, 3 béqueres de 100 mL, 12 de 50 mL e 1 de 25 mL, proveta de 25 mL, balança, chapa de aquecimento, termômetro, bastão de vidro. Participaram da aula 32 alunos do E.M. de uma mesma escola, divididos em grupos, com um monitor cada.
Primeira parte: estequiometria da reação de produção de sabão
Antes de fazer o experimento, os alunos calcularam a quantidade de NaOH necessária para reagir completamente com 20 mL de óleo de soja, utilizando os dados: 20 mL de óleo de soja soja de aproximadamente 18,4 g; 18,4 g; massa molar média do óleo de 871 g/mol; massa molar do NaOH = 41 g/mol.
Béqueres de 50 mL foram enumerados de 1 a 6. Adicionaram-se em cada um, 20 mL de óleo de soja e 10 mL de água em outros seis béqueres. Aqueçeu-se até aproximadamente 70 oC. Adicionou-se NaOH nos béqueres contendo água da seguinte maneira: um quarto da quantidade estequiométrica de NaOH no béquer 1, metade da quantidade estequiométrica no béquer 2, exatamente a quantidade calculada no béquer 3, cinco quartos no béquer 4, sete quartos no béquer 5 e o dobro da quantidade estequiométrica no béquer 6. Acrescentou-se lentamente o óleo em cada béquer onde estavam contidas as diferentes soluções de NaOH. Agitou-se por quinze minutos. Esperou alguns minutos até observar as fases formadas em cada béquer.
Segunda parte: funcionamento dos sabões
Para verificar o comportamento do sabão em diferentes meios, dissolveu-se um pequeno pedaço de sabão em cada béquer de 100 mL enumerados de 1 a 3. Nos frascos 1 e 2, adicionaram-se 50 mL de água. No frasco 2, acrescentou-se NaCl até formar um precipitado. No frasco 3, adicionou-se um pouco de óleo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os dois experimentos permitiram abordar não só os conceitos de estequiometria, mas também, conceitos de solubilidade e densidade, podendo aprofundar a explicação ao incluir as formas geométricas das moléculas envolvidas. A Figura 1 ilustra os seis béqueres em que foram utilizados as diferentes quantidades de NaOH.
Pode observar que a reação é influenciada pelas quantidades dos reagentes adicionados e a quantidade de sabão formada aumenta com a adição de NaOH. No béquer 1 e 2, o NaOH foi bem inferior à quantidade estequiométrica, restou muito óleo sem reagir. Como o óleo é menos denso que a água e o sabão interage tanto com a água quanto com o óleo, houve a formação de três fases, sendo a primeira composta por água, a segunda pelo sabão e a terceira o óleo em excesso. No béquer 3, que possui a quantidade estequiométrica, foi possível fazer inferências sobre a velocidade da reação pois, nos béqueres 4, 5 e 6, que o NaOH está acima da quantidade estequiométrica a reação foi praticamente completa e a formação dos carboxilatos de sódio foi mais intensa, porém o meio pode ficar com valores de pH extremamente altos, devido o excesso de NaOH. Os testes de funcionamento dos sabões (segunda parte) fizeram com que os alunos visualizassem e então concluíssem como este produto pode remover as sujeiras.
Foi possível discutir sobre a formação de micelas que explica a solubilidade dos sabões em água e em óleo e a remoção da sujeira pelos sabões, pois, muitas vezes, não é possível removê-las somente com o uso da água. Existem situações em que as partículas de sujeira se encontram cercadas por uma camada de gordura (SOLOMONS e FRYHLE, 2006).
O experimento possibilitou também a discussão sobre impactos ambientais causados pelo despejo de óleos usados em frituras no meio ambiente.
CONCLUSÕES: Os experimentos do uso e produção de sabão envolveram outras abordagens além da reação e o funcionamento do produto. Com os alunos, pôde-se verificar uma melhoria na aprendizagem de conceitos como densidade, solubilidade, geometria molecular, polaridade das ligações e as forças intermoleculares. Além disso, alguns aspectos da Química Orgânica e Analítica puderam ser discutidos com os alunos do Ensino Médio. Foi verificada também uma boa participação na condução dos experimentos e na discussão dos resultados por parte dos alunos, mostrando que eles aceitaram o procedimento proposto.
AGRADECIMENTOS: FAPEMIG, UFV/Departamento de Química
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FRIEDMAN, M.; WOLF, R. 1996. Chemistry of soaps and detergents: various types of commercial products and their ingredients. Clinics in Dermatology: 15. 7-13.
NETO, P. R. C.; ROSSI, L. F. S.; ZAGONEL, G. F.; RAMOS, L. P. 2000. Produção de biocombustível alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. Química nova: 23 (4). 531-537.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. 2006. Química Orgânica, v.2. Tradução: Robson Mendes Matos; revisão técnica: Délio Soares Raslan. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC. 542,p.
