Detergente

Un detergente es un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos con propiedades limpiadoras cuando se encuentra en soluciones diluidas. Hay una gran variedad de detergentes, una familia común son los sulfonatos de alquilbenceno, que son compuestos similares al jabón que son más solubles en agua dura, porque el sulfonato polar (de los detergentes) es menos probable que el carboxilato polar (del jabón) para se unen al calcio y otros iones que se encuentran en el agua dura.

Definiciones

La palabra detergente se deriva del adjetivo latino detergens, del verbo detergere, que significa limpiar o pulir. El detergente es un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos con propiedades limpiadoras cuando se encuentra en soluciones diluidas. Sin embargo, convencionalmente, detergente se usa para referirse a compuestos de limpieza sintéticos en lugar de jabón (una sal del ácido graso natural), aunque el jabón también es un detergente en el verdadero sentido. En contextos domésticos, el término detergente se refiere a productos de limpieza del hogar, como detergente para ropa o detergente para platos., que de hecho son mezclas complejas de diferentes compuestos, no todos los cuales son por sí mismos detergentes.

La detergencia es la capacidad de eliminar sustancias no deseadas denominadas "suciedad" de un sustrato (p. ej., ropa).

Estructura y propiedades

Los detergentes son un grupo de compuestos con estructura anfifílica, donde cada molécula tiene una cabeza hidrófila (polar) y una larga cola hidrófoba (no polar). La porción hidrófoba de estas moléculas puede ser de hidrocarburos de cadena lineal o ramificada, o puede tener una estructura esteroide. La porción hidrofílica es más variada, pueden ser iónicas o no iónicas, y pueden variar desde una estructura simple o relativamente elaborada. Los detergentes son tensioactivos ya que pueden disminuir la tensión superficial del agua. Su naturaleza dual facilita la mezcla de compuestos hidrófobos (como aceite y grasa) con agua. Debido a que el aire no es hidrofílico, los detergentes también son agentes espumantes en diversos grados.

Las moléculas de detergente se agregan para formar micelas, lo que las hace solubles en agua. El grupo hidrofóbico del detergente es la principal fuerza impulsora de la formación de micelas, su agregación forma el núcleo hidrofóbico de las micelas. La micela puede eliminar grasa, proteínas o partículas de suciedad. La concentración a la que comienzan a formarse las micelas es la concentración crítica de micelas (CMC), y la temperatura a la que las micelas se agregan aún más para separar la solución en dos fases es el punto de enturbiamiento cuando la solución se vuelve turbia y la detergencia es óptima.

Los detergentes funcionan mejor en un pH alcalino. Las propiedades de los detergentes dependen de la estructura molecular del monómero. La capacidad de formación de espuma puede estar determinada por el grupo principal, por ejemplo, los tensioactivos aniónicos son muy espumantes, mientras que los tensioactivos no iónicos pueden ser no espumantes o poco espumantes.

Clasificaciones químicas de los detergentes.

Los detergentes se clasifican en cuatro grandes grupos, según la carga eléctrica de los tensioactivos.

Detergentes aniónicos

Los detergentes aniónicos típicos son los sulfonatos de alquilbenceno. La porción de alquilbenceno de estos aniones es lipofílica y el sulfonato es hidrofílico. Se han popularizado dos variedades, las que tienen grupos alquilo ramificados y las que tienen grupos alquilo lineales. Los primeros se eliminaron en gran medida en las sociedades económicamente avanzadas porque son poco biodegradables.

Los detergentes aniónicos son la forma más común de detergentes, y se estima que se producen anualmente 6 mil millones de kilogramos de detergentes aniónicos para los mercados nacionales.

Los ácidos biliares, como el ácido desoxicólico (DOC), son detergentes aniónicos producidos por el hígado para ayudar en la digestión y absorción de grasas y aceites.

Detergentes catiónicos

Los detergentes catiónicos son similares a los aniónicos, pero el amonio cuaternario reemplaza al grupo sulfonato aniónico hidrofílico. El centro de sulfato de amonio está cargado positivamente. Los tensioactivos catiónicos generalmente tienen poca detergencia.

Detergentes no iónicos

Los detergentes no iónicos se caracterizan por sus cabezas hidrófilas sin carga. Los detergentes no iónicos típicos se basan en polioxietileno o un glucósido. Los ejemplos comunes de los primeros incluyen Tween, Triton y la serie Brij. Estos materiales también se conocen como etoxilatos o PEGilatos y sus metabolitos, nonilfenol. Los glucósidos tienen un azúcar como grupo principal hidrofílico sin carga. Los ejemplos incluyen octil tioglucósido y maltósidos. Los detergentes de las series HEGA y MEGA son similares y poseen un alcohol de azúcar como grupo principal.

Detergentes anfóteros

Los detergentes anfóteros o zwitteriónicos tienen zwitteriones dentro de un rango de pH particular y poseen una carga neta cero que surge de la presencia de números iguales de grupos químicos con carga +1 y -1. Los ejemplos incluyen CHAPS.

Historia

Se sabe que el jabón se ha utilizado como tensioactivo para lavar la ropa desde la época sumeria en el año 2500 a. C. En el antiguo Egipto, la soda se usaba como aditivo para el lavado. En el siglo XIX se empezaron a crear tensioactivos sintéticos, por ejemplo a partir del aceite de oliva. El silicato de sodio (vaso de agua) se usó en la fabricación de jabón en los Estados Unidos en la década de 1860 y, en 1876, Henkel vendió un producto a base de silicato de sodio que se puede usar con jabón y se comercializó como un "detergente universal" (Universalwaschmittel) en Alemania. Luego, la soda se mezcló con silicato de sodio para producir el primer detergente de marca de Alemania, Bleichsoda.En 1907, Henkel también agregó un perborato de sodio como agente blanqueador para lanzar Persil, el primer detergente para ropa de "acción automática", para eliminar el laborioso frotamiento de la ropa a mano.

Durante la Primera Guerra Mundial, había escasez de aceites y grasas necesarios para hacer jabón. Para encontrar alternativas al jabón, los químicos fabricaron detergentes sintéticos en Alemania utilizando materia prima derivada del alquitrán de hulla. Sin embargo, estos primeros productos no proporcionaban suficiente detergencia. En 1928, se fabricó un detergente efectivo a través de la sulfatación de alcoholes grasos, pero la producción a gran escala no fue factible hasta que los alcoholes grasos de bajo costo estuvieron disponibles a principios de la década de 1930. El detergente sintético creado fue más efectivo y menos propenso a formar espuma que el jabón en agua dura, y también puede eliminar las reacciones ácidas y alcalinas y descomponer la suciedad. Los productos detergentes comerciales con sulfatos de alcoholes grasos comenzaron a venderse, inicialmente en 1932 en Alemania por Henkel.En los Estados Unidos, los detergentes fueron vendidos en 1933 por Procter & Gamble (Dreft) principalmente en áreas con agua dura. Sin embargo, las ventas en los EE. UU. crecieron lentamente hasta la introducción de los detergentes 'construidos' con la adición de un mejorador de fosfato desarrollado a principios de la década de 1940. El mejorador mejora el desempeño de los tensioactivos al ablandar el agua a través de la quelación de iones de calcio y magnesio, lo que ayuda a mantener un pH alcalino, además de dispersar y mantener las partículas de suciedad en solución. El desarrollo de la industria petroquímica después de la Segunda Guerra Mundial también proporcionó material para la producción de una gama de tensioactivos sintéticos, y los sulfonatos de alquilbenceno se convirtieron en los tensioactivos detergentes más importantes utilizados.En la década de 1950, los detergentes para ropa se habían generalizado y reemplazaron en gran medida al jabón para limpiar la ropa en los países desarrollados.

A lo largo de los años, se han desarrollado muchos tipos de detergentes para una variedad de propósitos, por ejemplo, detergentes de baja espuma para usar en lavadoras de carga frontal, detergentes para trabajo pesado efectivos para eliminar la grasa y la suciedad, detergentes para todo uso y detergentes especiales. detergentes Se incorporan en varios productos fuera del uso de lavandería, por ejemplo, en detergentes para lavavajillas, champú, pasta de dientes, limpiadores industriales y en lubricantes y combustibles para reducir o prevenir la formación de sedimentos o depósitos. La formulación de productos detergentes puede incluir lejía, fragancias, tintes y otros aditivos. Sin embargo, el uso de fosfatos en el detergente generó preocupaciones sobre la contaminación por nutrientes y la demanda de cambios en la formulación de los detergentes.También se plantearon preocupaciones sobre el uso de tensioactivos como el sulfonato de alquilbenceno ramificado (sulfonato de tetrapropilenbenceno) que permanece en el medio ambiente, lo que llevó a su reemplazo por tensioactivos que son más biodegradables, como el sulfonato de alquilbenceno lineal. Los desarrollos a lo largo de los años han incluido el uso de enzimas, sustitutos de fosfatos como zeolita A y NTA, TAED como activador del blanqueador, tensioactivos a base de azúcar que son biodegradables y más suaves para la piel y otros productos ecológicos, así como cambios en el forma de entrega como tabletas, geles y vainas.

Principales aplicaciones de los detergentes

Limpieza doméstica

Una de las mayores aplicaciones de los detergentes es para la limpieza del hogar y de las tiendas, incluido el lavado de platos y de ropa. Estos detergentes están comúnmente disponibles como polvos o soluciones concentradas, y las formulaciones de estos detergentes suelen ser mezclas complejas de una variedad de productos químicos además de los tensioactivos, lo que refleja las diversas demandas de la aplicación y el mercado de consumo altamente competitivo. Estos detergentes pueden contener los siguientes componentes:

• tensioactivos
• reguladores de espuma
• constructores
• lejía
• activadores de lejía
• enzimas
• tintes
• fragancias
• otros aditivos

Aditivos de combustible

Tanto los carburadores como los componentes de los inyectores de combustible de los motores de combustión interna se benefician de los detergentes en los combustibles para evitar el ensuciamiento. Las concentraciones son de alrededor de 300 ppm. Los detergentes típicos son aminas de cadena larga y amidas tales como poliisobutenamina y poliisobutenamida/succinimida.

Reactivo biológico

Los detergentes de grado reactivo se emplean para el aislamiento y la purificación de proteínas integrales de membrana que se encuentran en las células biológicas. La solubilización de las bicapas de la membrana celular requiere un detergente que pueda entrar en la monocapa de la membrana interna. Los avances en la pureza y sofisticación de los detergentes han facilitado la caracterización estructural y biofísica de importantes proteínas de membrana, como los canales iónicos, y también la membrana interrumpida al unirse a lipopolisacáridos, transportadores, receptores de señalización y fotosistema II.