UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC – CCNH

FELIPE SILVA DE ALCÂNTARA FERNANDO HENRIQUE GOMES ZUCATELLI

GUSTAVO PASSOS MEDROS LEANDRO PEREIRA DOS SANTOS

THIAGO RODRIGUES BRITO

RELATÓRIO DE TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS – TURMA A1 EXPERIÊNCIA 4 – EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE LIPÍDIOS

SANTO ANDRÉ

MARÇO / 2010

Sumário

1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................2 2. OBJETIVOS.......................................................................................................................3 3. METODOLOGIA...............................................................................................................3

3.1. Reagentes....................................................................................................................3 3.2. Materiais .....................................................................................................................4 3.3. Métodos ......................................................................................................................4

3.3.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim. ...............................................4 3.3.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja. ................................................................5 3.3.3. Parte 3: Reação de saponificação. ......................................................................5 3.3.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos...................................................................5 3.3.5. Parte 5: Ressaponificação...................................................................................5 3.3.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões................................................6

4. RESULTADOS ..................................................................................................................6 4.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim. .......................................................6 4.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja. ........................................................................6 4.3. Parte 3: Reação de saponificação. ..............................................................................7 4.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos...........................................................................7 4.5. Parte 5: Ressaponificação...........................................................................................8 4.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões........................................................8

5. DISCUSSÃO......................................................................................................................8 5.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim. .......................................................8 5.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja. ........................................................................8 5.3. Parte 3: Reação de saponificação. ..............................................................................9 5.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos.........................................................................10 5.5. Parte 5: Ressaponificação.........................................................................................10 5.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões......................................................11

6. CONCLUSÃO..................................................................................................................11 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................12 8. ANEXOS..........................................................................................................................13

8.1. Anexo 1 – Exercícios................................................................................................13

2

1. INTRODUÇÃO

Os lipídios constituem uma classe de compostos com estrutura bastante

variada, caracterizados por sua alta solubilidade em solventes orgânicos e por

serem praticamente insolúveis em água. Exercem diversas funções biológicas, como

componentes de membranas, isolantes térmicos e reservas de energia; eles próprios

ou seus derivados também participam em algumas funções de vitaminas e

hormônios. Muitos lipídios são compostos anfipáticos, ou seja, apresentam na

molécula uma porção polar, hidrofílica, e uma porção apolar, hidrofóbica [1].

Os ácidos graxos são ácidos monocarboxílicos anfipáticos, geralmente com

uma cadeia carbônica longa, com número par de átomos de carbono e sem

ramificações, podendo ser saturada ou conter uma insaturação ou duas ou mais

insaturações. O grupo carboxila constitui a região polar, e a cadeia carbônica, a

parte apolar. Ácidos graxos livres são poucos encontrados nos organismos, estes

sendo mais frequentemente estão ligados a um álcool, que pode ser o glicerol ou

esfingosina. Os lipídios resultantes no primeiro caso são os triacilgliceróis e os

glicerofosfolipídios; no segundo caso são os esfingolipídeos (Figura 1). Os

triacilgliceróis são uma forma de armazenamento de ácidos graxos; os

glicerofosfolipídios e os esfingolipídeos, juntamente com o colesterol, fazem parte

das membranas celulares [1].

Figura 1 – Esquema geral dos principais lipídios que contêm ácidos graxos. (P = grupo fosfato) [1].

Os triacilgliceróis constituem a maneira mais eficiente de armazenar energia

nos seres vivos. O seu caráter fortemente hidrofóbico permite o armazenamento sob

forma praticamente anidra, ou seja, sem moléculas de água adsorvidas, as quais

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aumentam muito o peso da reserva de energia. Além disso, como são compostos

altamente reduzidos, sua oxidação libera muito mais energia que a oxidação de

quantidades equivalentes de carboidratos ou proteínas. Nos vertebrados, os

triacilgliceróis são depositados no tecido adiposo, de localização visceral e

subcutânea, que atua também como isolante térmico e como proteção contra

traumas mecânicos [1].

Ao contrário dos triacilgliceróis, todos os outros lipídios mencionados

anteriormente são moléculas anfipáticas. Nos fosfolipídios (glicerofosfolipídios e

esfingomielinas) a porção hidrofílica é constituída pelo grupo fosfato, que apresenta

carga negativa em pH fisiológico, ligado a uma outra molécula, também polar, que

pode ter carga positiva (colina e etanolamina), carga negativa (serina) ou não

apresentar carga (inositol). Os glicolipídios (cerebrosídios e gangliosídios) contêm

açúcares hidrofílicos, que podem não apresentar carga (glicose e galactose) ou

apresentar carga positiva devido à presença de grupos amino. A porção hidrofílica

do colesterol é representada por uma hidroxila, e o restante da molécula é apolar. A

região hidrofóbica do colesterol é representada por uma hidroxila, e o restante da

molécula é apolar. A região hidrofóbica dos demais lipídios anfifílicos mencionados é

representada pelas cadeias de hidrocarboneto da esfingosina e/ou dos ácidos

graxos. Os lipídios anfipáticos são elementos estruturais importantes das

membranas biológicas [1,2].

2. OBJETIVOS

Os objetivos deste experimento são a obtenção de triacilgliceróis a partir de

amendoim, a verificação da solubilidade do óleo de soja em diferentes solventes, a

obtenção de sais de potássio de ácido graxo a partir da hidrólise alcalina dos

triacilgliceróis e a caracterização das propriedades físico-químicas dos sabões.

3. METODOLOGIA

3.1. Reagentes

• Óleo de Soja.

• Amendoim moído e seco.

• Água destilada.

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• Etanol

• Éter etílico (etoxietano).

• Acetona (Propanona).

• Hidróxido de Potássio (KOH).

• Hidróxido de Sódio (NaOH).

• Fenolftaleína.

• Cloreto de Sódio (NaCl).

• Cloreto de Cálcio (CaCl).

3.2. Materiais

• Balança analítica.

• Banho de aquecimento fervente (± 50°C e 100ºC).

• Pipeta graduada de 10 mL.

• Conta gotas.

• Proveta de 25 mL.

• Tubos de ensaio.

• Béquer de 100 mL

• Béquer de 10 mL.

• Erlenmeyer de 125 mL.

• Papel de filtro.

• Funil.

• Luvas e óculos de segurança.

• Bastão de vidro.

• Agitador tipo vórtex.

3.3. Métodos

3.3.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim.

Foram adicionados em um béquer (A) de 100 mL 10g de amendoim moído e

seco, em seguida adicionou-se 25 mL de acetona e com auxílio do bastão de vidro a

mistura foi agitada por 5 minutos. Enquanto isso outro béquer (B) foi pesado para

que sua massa pudesse ser subtraída do total do produto formado no fim do

processo.

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O papel de filtro foi montado no funil e nele filtrado o conteúdo do béquer A,

sendo o produto pós-filtro acondicionado no béquer B. O béquer A teve seus

resíduos lavados 2 vezes com acetona para extrair o máximo de amendoim do

béquer.

O produto obtido no béquer B foi levado ao banho-maria à temperatura de

50°C, sob agitação constante até a eliminação da acetona, resultando em um

resíduo amarelo cuja massa foi medida em balança analítica.

3.3.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja.

Quatro tubos de ensaio foram numerados e adicionados 2 mL de cada

reagente: água, etanol, éter etílico, acetona. Em seguida adicionou-se 1,0 mL de

óleo de soja a cada tubo e todos foram agitados no agitador tipo vórtex.

3.3.3. Parte 3: Reação de saponificação.

Em um erlenmeyer de 125 mL foi preparada uma solução de potassa alcoólica

20% (10 mL de solução aquosa de hidróxido de sódio 40% adicionados a 10 mL de

etanol).

Adicionou-se 5 mL de óleo vegetal à solução de potassa alcoólica e o sistema

foi levado ao banho-maria fervente por 30 minutos.

Em seguida 2 gotas da solução fervida foram adicionadas em um tubo de

ensaio com 2,0 mL de água destilada. O tubo foi agitado no agitador tipo vórtex.

3.3.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos.

Foram transferidos 4 mL do sabão do erlenmeyer para um tubo de ensaio no

qual foram adicionadas 2 gotas de fenolftaleína.

Em seguida foi adicionado ácido clorídrico de 5 em 5 gotas e agitado no

agitador tipo vórtex a cada conjunto de 5 gotas adicionadas, até ocorrer a mudança

da cor da solução e a divisão em duas fases.

3.3.5. Parte 5: Ressaponificação.

Foram transferidas 4 gotas do resultado da agitação da seção 3.3.4 em um

tubo de ensaio com 5 mL de água quente, em seguida foi adicionado gota a gota

uma solução de hidróxido de sódio 1 mol.L-1 até a solubilização da parte oleosa.

6

Após a solubilização o tubo foi agitado no vórtex.

3.3.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões.

Foram adicionadas 5 gotas de óleo de soja em um tubo de ensaio com 5 mL de

água, o tubo foi agitado no vórtex, e observada a formação temporária de uma

emulsão, após o retorno ao estado inicial (não emulsificado) foi repetido o mesmo

processo adicionando-se 5 gotas do sabão obtido na seção 3.3.5.

4. RESULTADOS

4.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim.

A massa de amendoim moído (paçoca) adicionado ao béquer A foi de 10,012g.

A massa do béquer B, usado para seu armazenamento e manuseio, é igual a

59,992g.

A massa do conjunto béquer e produto obtido foi igual a 61,368g.

A massa do produto formado é a massa do total obtido no fim do processo

subtraída da massa do béquer B. O rendimento, representado pela letra grega η

(Etá), é dado como a razão entre esta massa final e a massa inicial de ”paçoca”.

%

( ) (61,368 59,992) 1,3760,1374; 13,74%

10,012 10,012Béquer produto Béquer

Inicial

m m

mη η

+− −

= = = = = (1)

4.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja.

Os resultados da solubilidade se encontram na Tabela 1.

Tabela 1 – Solubilidade dos reagentes no óleo de soja.

Tubo Solventes Solubilidade

1 Água duas fases, não solúveis

2 Etanol após agitação ficou uma fase, porém após descanso dividiu-

se em 2 novamente

3 Éter etílico solubilizou-se

4 Acetona solubilizou, porém com algumas partículas em dispersão

No caso da água e etanol (polares), o óleo de soja (apolar) não se solubilizou.

Sendo que para o etanol. apesar deste possuir uma parte polar (hidroxila), também

possui uma parte apolar (hidrofóbica), que vai interagir com o óleo de soja.

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No caso do éter etílico (apolares), o óleo de soja (apolar) se solubilizou.

No caso da acetona (polar), o óleo de soja (apolar) se solubilizou, pois o O

presente na molécula da acetona pode realizar ligações de hidrogênio com a

carboxila na extremidade do óleo, assim a energia para passar da ligação soluto-

soluto para solvente-solvente é favorável e ocorre a solubilização1.

4.3. Parte 3: Reação de saponificação.

Ocorreu formação de espuma, no caso por ter sido usado hidróxido de potássio

(KOH), a espuma é característica do sabão da Figura 2, todavia o processo poderia

também ser realizado com uso de outra base como o NaOH (Figura 3).

Figura 2 – Hidrólise alcalina de um triacilglicerol na presença de hidróxido de potássio.

Figura 3 – Hidrólise alcalina de um triacilglicerol na presença de hidróxido de sódio.

4.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos.

Ocorreu a divisão em duas fases

A adição de HCl a uma solução aquosa de sabão provoca a precipitação do

ácido graxo, que é pouco solúvel em água. A fase sólida corresponde ao ácido

graxo. Esta reação esta esquematizada na Figura 4.

1 Trechos equivalentes a questão 1 da seção 8.1 Anexo 1 – Exercícios

8

Figura 4 – Reação de um ácido graxo (Oleato de potássio) e ácido clorídrico.

4.5. Parte 5: Ressaponificação.

Ocorreu formação de pouca espuma após agitação, mas as partículas sólidas

de ácido graxo não se dissolveram completamente.

4.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões.

O óleo de soja após a agitação apresentou muitas bolhas. Entretanto conforme

esperado, retornou para o estado inicial.

Após a adição do sabão e nova agitação, houve a formação de espuma, que

caracteriza a presença das micelas.

5. DISCUSSÃO

5.1. Parte 1: Extração do óleo vegetal do amendoim.

O óleo do amendoim é um acido graxo monoinsaturado presente nas

membranas. A adição de um solvente orgânico polar (acetona), para extrair o oleo

do amendoim, reduz a hidrofobia característica das moléculas lipídicas, enfraquece

as pontes de hidrogênio e as interações eletrostáticas entre lipídios e proteínas de

membrana.

5.2. Parte 2: Solubilidade do óleo de soja.

A priori, é sabido que a solubilidade de substâncias se dá em função de uma

afinidade eletrônica existentes entre os compostos em um sistema. O óleo de soja é

um ácido graxo linear que possui insaturações em sua forma molecular; além disso,

é caracterizado por ser uma molécula anfipática, ou seja, apresenta uma região

polar (grupo carboxila) e uma região apolar (cadeia carbônica). Por conseguinte,

sabe-se que a força da polaridade dos solventes, em ordem crescente é 3 � 4 � 2

� 1.

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5.3. Parte 3: Reação de saponificação.

Observou-se que a solução ficou turva com pouca espuma. Concluiu-se que

houve a formação de sabão líquido.

A saponificação ocorre quando um éster (RCOOR’) em solução aquosa de

base inorgânica (R’’OH) origina um sal orgânico (R’’’R’’’’) e álcool (R’’’’’OH) – R, R’,

R’’’, R’’’’ e R’’’’’ são radicais orgânicos e R’’ é um radical inorgânico. A reação de

Saponificação também é conhecida como hidrólise alcalina, através dela é que se

torna possível o feitio do sabão. Falando quimicamente, seria a mistura de um éster

(proveniente de um ácido graxo) e uma base (hidróxido de sódio, por exemplo) para

se obter sabão (sal orgânico). A equação (2) abaixo demonstra este processo:

Éster + Base Forte Sabão + Glicerol (2)

O processo de saponificação é caracterizado pelo uso de uma solução aquosa

alcalina que deve ser adicionada ao óleo levemente aquecido (exatamente o que foi

feito no experimento). A reação que ocorre é caracterizada, por exemplo, pela Figura

3

Os carboxilatos de cadeia longa constituem os sabões. A estrutura e

polaridade é representada pela Figura 5. Os sais de sódio ou potássio dos ácidos

carboxílicos de cadeia longa (sabões) são quase que completamente solúveis com a

água (devido a polaridade que apresentam). Entretanto, não se dissolvem como se

esperaria, isto é, como íons individuais. A não ser em soluções muito diluídas, os

sabões existem como micelas que são, geralmente, aglomerados esféricos de íons

carboxilato que se encontram dispersos por toda a fase aquosa (Figura 6).

Figura 5 – Estrutura do carboxilato

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Figura 6 – Estrutura de formação de micelas no carboxilato de sódio.

A molécula de sabão se caracteriza por uma cauda apolar hidrofóbica, ou seja,

teme a água, formando agrupamentos espaciais com as cabeças polares em contato

com a água e a cauda no interior do agrupamento protegida da água.

Verificou-se que a estrutura representa os grupos carregados negativamente (e

portanto polares) na superfície e suas cadeias de hidrocarboneto não-polares no

interior. Além disso, os íons de sódio, por exemplo, estão espalhados na fase

aquosa com íons individuais solvatados.

5.4. Parte 4: Separação de ácidos graxos.

Foi possível observar um aumento de pH, graças a presença da fenolftaleína.

Tal aumento pode estar relacionado com o consumo de íons H+ no inicio da adição

de acido, quando a concentração de sais era alta. À medida que a solução era

acidificada, o sabão precipitava.

5.5. Parte 5: Ressaponificação.

O precipitado, formado inicialmente, pode ser resultado da adição de excesso

de eletrólitos (Na+), que fariam as micelas perderem a carga e precipitarem. Outra

forma de precipitação é a formação de sais insolúveis em águas ricas em sais de

cálcio ou magnésio (água dura – hard water).

A ressaponificação está ilustrada na Figura 7 com uso de NaOH.

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Figura 7 – Formação do sabão a partir do ácido graxo [3].

5.6. Parte 6: Propriedades emulsificantes dos sabões.

Observou-se que em ambas as partes ocorreu formação de espuma na parte

superior e dissolução do óleo. Tal dissolução ocorreu devido a propriedade

anfipática dos sabões. As micelas envolvem os óleos que são apolares no seu

interior que também é constituído de cadeia hidrocarbonadas apolares e, por fim,

dispersam-se na água estabilizando a emulsificação.

6. CONCLUSÃO

Na primeira parte do experimento, foi obtido um rendimento de 13,74% na

extração de acido graxo do amendoim.

Por apresentar um baixo rendimento, este método não é eficiente para este

objetivo

Na segunda parte do experimento, como esperado, o óleo de soja (apolar) se

solubilizou em éter etílico (apolar) e não se solubilizou em água e etanol (polares).

Porém, se solubilizou em acetona (polar) devido a ligações de hidrogênio entre os

oxigênios das moléculas de óleo e de acetona.

Na terceira parte, houve formação de espuma devido a presença de sabão

proveniente da reação de saponificação (éster + base forte).

Na quarta parte, a divisão em duas fases da solução do sabão e ácido

clorídrico ocorreu pela precipitação de ácido oléico em solução de cloreto de

potássio. Como esperado, o pH aumentou conforme o HCl foi consumido, observado

pela coloração da solução graças a fenolftaleina.

Na quinta parte conclui-se que é possível retornar ao estado de sabão pela

adição de uma base forte como o NaOH e por fim devido à presença do sabão pode-

se precipitar os ácidos graxos, processo pelo qual se justifica o poder de limpeza

dos sabões.

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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] MARZZOCO, Anita; TORRES, Bayardo B. Bioquímica Básica. 3.ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2007.

[2] VOET, Donald; VOET. Judith G. et al. Bioquímica. 3.ed. Porto Alegre, Artmed, 2006.

[3] ECO QUÍMICA. Saponificação de gorduras. Disponível em: <http://ube-167.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/qorganicaexperimental/sabao.htm>. Acesso em: 11 abr. 2010.

[4] LEE J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5.ed. Ed. Edgard Blücher.

[5] ATKINS, P. W; JONES, L. Princípios de química questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre:Bookman, 2006.

[6] BIOSONIC-UNIQUE. Transesterificação Ultra-Sônica – Ultrasonificação. Disponível em <http://www.unique.ind.br/biosonic.html>. Acesso em 11 de abr. 2010.

[7] SEBRAE. Fabricação de Sabonete e Sabão de Glicerina. Disponível em <http://www.sebrae-sc.com.br/Leis/default.asp?vcdtexto=2926&%5E%5E>. Acesso 11 de abr. 2010.

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8. ANEXOS

8.1. Anexo 1 – Exercícios

1. Como podem ser explicadas as diferenças de solubilidade do óleo de soja nos

diferentes solventes usados no experimento?

Quando uma substância se dissolve em outra, o resultado é uma solução, isto

é, uma mistura homogênea que pode ser, sólida, líquida ou gasosos.

Os compostos iônicos serão dissolvidos preferencialmente em solventes

polares. São solventes com elevada constante dielétrica, tais como água ou os

ácidos minerais. Compostos covalentes normalmente não são solúveis nesses

solventes, mas se forem solúveis dissolver-se-ão preferencialmente em solventes

apolares (orgânicos) de baixa constante dielétrica, tais como benzeno ou

tetraclorometano. A regra geral é formulada às vezes como “semelhante dissolve

semelhante. Assim, os compostos iônicos geralmente são solúveis em solventes

polares e compostos covalentes em solventes apolares [4].

Também podemos explicar a regra “semelhante dissolve semelhante”

examinando as forças de atração entre as moléculas do soluto e do solvente.

Quando o soluto se dissolve, as atrações soluto-soluto são substituídas por atrações

soluto-solvente. Se as novas atrações forem semelhantes às substituídas, muito

pouca energia é necessária para formar a solução. Por exemplo, quando as forças

coesivas principais em um soluto são ligações de hidrogênio, ele se dissolve mais

provavelmente em um solvente com ligações de hidrogênio do que outros solventes.

As moléculas só podem passar para a solução se puderem substituir as ligações de

hidrogênio soluto-soluto por ligações soluto-solvente [5].

Assim no caso da água e etanol (polares), o óleo de soja (apolar) não se

solubilizou. Sendo que para o etanol. apesar deste possuir uma parte polar

(hidroxila), também possui uma parte apolar (hidrofóbica), que vai interagir com o

óleo de soja.

No caso do éter etílico (apolares), o óleo de soja (apolar) se solubilizou.

No caso da acetona (polar), o óleo de soja (apolar) se solubilizou, pois o O

presente na molécula da acetona pode realizar ligações de hidrogênio com a

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carboxila na extremidade do óleo, assim a energia para passar da ligação soluto-

soluto para solvente-solvente é favorável e ocorre a solubilização.

2. Qual a importância da determinação da solubilidade do óleo de soja em

diferentes solventes para a parte de extração de óleo vegetal a partir da soja?

Usando um solvente em que o óleo de soja é mais solúvel, sua extração é mais

eficiente, pois se consegue solubilizar mais óleo com menos solvente.

3. Por que se utiliza etanol na reação de saponificação?

A utilização do etanol no processo de saponificação favorece a reação

formando sabão. Ao ser adicionada a base, a reação vai ocorrer em maior

velocidade, uma vez que o etanol reage com esta gerando um eletrólito e

fornecendo energia à base [6].

Também se utiliza etanol (álcool etílico) na reação de saponificação pois ele

como algumas outras substâncias como glicerina, açúcar, colofónia, carbonato de

sódio ou de potássio e cloreto de sódio, propiciam transparência à mistura, pois se

forma uma solução do sabão no álcool, na glicerina ou nas soluções de açúcar e

sais [7].

4. Se o sabão é feito de óleos e gorduras, como é capaz de limpar superfícies

engorduradas? Como o sabão remove a “sujeira”?

A água por si só, não é capaz apenas de remover sujeiras polares, todavia, as

gorduras constituem uma sujeira de natureza apolar.

As gotas de óleo, por exemplo, em contato com a água, tendem a coalescer

(aglutinar-se umas às outras), formando uma camada aquosa e outra oleosa.

O sabão possui uma natureza anfipática (polar e apolar) pois em sua estrutura

existe uma cabeça polar (um radical carboxila com um sal (carboxilato) COO– sal+,

sal em geral é o Na+) e uma “cauda”, ou seja, cadeia carbônica extensa a partir da

cabeça de natureza polar.

Assim na presença do sabão, altera-se o sistema da sujeira. As partes apolares

das moléculas do sabão dissolvem-se nas gotículas do óleo, ficando as

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extremidades de carboxilatos imersas na fase aquosa circundante. A repulsão entre

as cargas do mesmo sinal impede as gotículas de óleo de coalescerem. Forma-se,

então, uma emulsão estável de óleo em água que é facilmente removida da

superfície que se pretende limpar por agitação, ação mecânica, etc..