¿Cómo actúan los productos de limpieza?

Si prestamos atención al etiquetado que aparece en los lavavajillas, detergentes, desengrasantes o quitamanchas comprobaremos que todos ellos llevan, en mayor o menor medida, unos compuestos denominados tensioactivos:

composicion-productos-limpieza

Los tensioactivos, también llamados surfactantes (del inglés: surfactant), son los principales responsables del efecto limpiador de todos estos productos, gracias a sus propiedades detergentes, humectantes, emulsionantes, espumantes y dispersantes.

¿Qué son los tensioactivos?

Los tensioactivos son sustancias que modifican las propiedades de la superficie de separación (interfase) entre dos líquidos o entre un líquido o un sólido y que, fundamentalmente, provocan una disminución de una propiedad denominada tensión superficial del líquido.

A diferencia de lo que ocurre en el interior del líquido, donde las interacciones entre moléculas se encuentran prácticamente equilibradas, en la superficie el resultado es una fuerza neta que tira de las moléculas hacia el interior del líquido (de ahí que la forma de una gota tienda a ser esférica). En una primera aproximación, podríamos decir que la tensión superficial es una manifestación de las fuerzas intermoleculares que tienen lugar en la superficie de un líquido y que permiten, por ejemplo, que un alfiler o un clip de pequeño tamaño puedan mantenerse sobre el agua sin hundirse.

tension-superficial

Así, la tensión superficial es una medida de la resistencia que ofrece un líquido a la deformación de su superficie. Para un mismo líquido, esta resistencia varía en función de la sustancia que se encuentre en el exterior, de manera que, en general, se emplee como referencia una superficie de separación entre un determinado líquido y el aire.

Por ejemplo, la tensión superficial del mercurio es unas seis veces mayor que la del agua, por lo que la fuerza que tira de las moléculas de su superficie hacia dentro es muy grande. Esto hace que las gotas de mercurio opongan mucha resistencia a la deformación y tiendan a unirse entre sí formando otras de mayor tamaño (se minimiza su energía). Es por ello que el mercurio apenas moja la superficie sobre la que se apoya, algo que habrás podido comprobar has tenido alguna vez este metal líquido entre las manos.

mercurio-liquido

La tensión superficial depende de la temperatura, ya que ésta influye en la fortaleza de las interacciones moleculares que se establecen en el líquido. Así, un aumento de la temperatura provoca una disminución de la tensión superficial. Este mismo efecto es el que ejercen los tensioactivos.

¿Cómo actúan los tensioactivos?

Las moléculas tensioactivas se caracterizan por su carácter anfipático (o anfifílico), ya que en su estructura molecular podemos distinguir una cadena hidrocarbonada apolar (una “cola” hidrofóbica, es decir, que es repelida por el agua) y un extremo polar (una “cabeza” hidrofílica, osea, que muestra afinidad por el agua). En medio acuoso, como el que tiene lugar en cualquier proceso de lavado, las moléculas de tensioactivo forman unas estructuras esféricas denominadas micelas, en las que las cabezas polares están en contacto con el medio acuoso y las cadenas hidrocarbonadas, ahuyentadas por el agua, se orientan hacia el interior:

micela-tensioactivo

Como las colas hidrofóbicas se dirigen hacia el interior, la cavidad de la micela ofrece un entorno apolar en el que se pueden alojar otras sustancias también apolares (por regla general, los compuestos polares se disuelven bien en disolventes polares, mientras que los apolares lo hacen en entornos apolares). De esta manera, compuestos no solubles en agua, podrían ser transportados en medios acuosos con cierta facilidad. Esta es la clave de la eficacia de los detergentes: la formación de micelas de tensioactivos permite capturar en su interior los compuestos hidrofóbicos (aceites, grasas, derivados del petróleo…) presentes en las manchas, permitiendo su transporte y eliminación en el agua de lavado.

La cantidad mínima de tensioactivo necesaria se denomina concentración micelar crítica (CMC), por encima de la cual todo el tensioactivo añadido dará lugar a la formación de micelas en el líquido.

surface-tension-for-an-saa-in-water

¿Qué tipos de tensioactivos hay?

Los tensioactivos pueden clasificarse según su poder de disociación en presencia de un electrolito en iónicos (aniónicos, catiónicos o anfóterios) y no iónicos:

tipos-tensioactivos

  • Tensioactivos aniónicos: son aquellos cuyo extremo polar se encuentra cargado negativamente en disolución. Son muy buenos detergentes, por lo que están ampliamente extendidos en los productos de limpieza. Suelen contener grupos carboxilato (como los jabones), sulfato, sulfonato, fosfato o fosfonato. Por ejemplo:

tensioactivos-anionicos

  • Tensioactivos catiónicos: son aquellos que poseen un grupo funcional cargado positivamente en disolución. Son peores detergentes pero su capacidad para interaccionar con la membrana celular de los microorganismos los convierte en excelentes antimicrobianos (se usan en desinfectantes, algicidas, espermicidas, cosméticos…). Además, actúan como antiestáticos en productos combustibles, ya que su carga positiva permite neutralizar cargas estáticas negativas, impidiendo la formación de chispas. La mayoría son compuestos de amonio cuaternarios:

tensioactivo-cationico-DSDMA

  • Tensioactivos anfóteros: son compuestos que presentan una estructura zwitterónica a un determinado pH (punto isoeléctrico), es decir, con carga positiva y negativa en sus grupos funcionales al mismo tiempo. Su acción detergente suele ser mejor en condiciones alcalinas y facilitan o mejoran la acción de otros tensioactivos. Las betaínas, sultaínas y las etilenodiaminas son los tensioactivos anfóteros más comunes.

TENSIOACTIVOS-ANFOTEROS

  • Tensioactivos no iónicos: no presentan carga (no se disocial en medio acuoso) y resultan menos agresivos, por lo que suelen emplearse en productos especialmente indicados para pieles sensibles. Su parte polar suele ser un grupo alcohol o éter.

TENSIOACTIVOS-NO-IONICOS

¿Qué otros compuestos llevan los productos de limpieza?

Aunque los tensioactivos son los principales agentes detergentes de los productos de limpieza, entre sus ingredientes también se encuentran:

  • Agentes quelantes: se encargan de “secuestrar” los cationes metálicos, especialmente abundantes en aguas duras  (Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+…). Estos cationes pueden interferir en el proceso de formación de micelas, ya que sus cargas positivas atraerían los grupos polares negativos de los tensioactivos aniónicos, dando lugar a micelas inversas en las cuales las cadenas hidrocarbonadas se orientarían hacia el exterior. Por este motivo, en aquellas zonas con aguas duras es necesario emplear más cantidad de detergente que en aquellas con aguas más blandas. Los agentes quelantes más empleados son: EDTA, zeolitas, fosfatos y fosfonatos.

AGENTES-QUELANTES-DETERGENTES.png

  • Enzimas: biocatalizadores proteicos que degradan las proteínas, las grasas y los polisacáridos presentes en las manchas. La mayoría de ellas son obtenidas a escala industrial de microorganismos modificados genéticamente. Se añaden a los detergentes en pequeñas cantidades, al no consumirse durante la catálisis. Por encima de 60 ºC pierden efectividad, al desnaturalizarse las proteínas que las constituyen. Son proteasas, amilasas, lipasas y celulasas.

enzimas-detergentes

  • Blanqueadores: son sustancias oxidantes que reaccionan con los compuestos coloreados de las manchas. Entre ellos, destacan el anión hipoclorito (presente en la lejía) y los aniones peróxido e hidroperóxido.

lejía-detergente

  • Blanqueadores o abrillantadores ópticos: son compuestos fluorescentes/fosforescentes, que absorben luz en la región ultravioleta – visible del espectro electromagnético y proyectan luz en la región azul, en torno a los 420 – 470 nm (sustituyen, en la actualidad, al añil o “azulete” tradicional). Son comunes los estilbenos.

abrillanntadores-opticos

  • Aditivos: los detergentes suelen contener, además, antioxidantes (butilhidroxitolueno, dicloruro de estaño), antimicrobianos (metilparabeno, propilparabeno, metilisotiazolinoína) y aromas (limoneno, geraniol).

limoneno

2 comentarios en “¿Cómo actúan los productos de limpieza?

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