III.2.6. Detergenți.

Detergenții sunt produși de sinteză, având o structură asemănătoare cu cea a săpunurilor. Ei sunt agenți de spălare și curățire, modificând tensiunea superficială a apei de spălare. Detergenții au o putere de spălare superioară săpunurilor.

Cuvântul detergent provine din limba latină “detergere” care înseamnă “a curăța”.

Ca materie primă pentru obținerea detergenților se folosesc substanțe de origine petrochimică: arene, alchilarene, amine etc.

Toate lichidele au tendința de a lua o formă de suprafață minimă în lipsa unor forțe exterioare, datorită tensiunii superficiale, care se manifestă cu forță mai mare sau mai redusă în funcție de lichidul de referință. Tensiunea superficială se datorează atracției dintre moleculele lichidului prin intermediul forțelor intermoleculare.

În procesul de spălare este de dorit o tensiune superficială redusă a apei, care se obține prin introducerea detergenților în apa de spălare, aceștia conținând agenți tensioactivi (numiți și tenside sau surfactanți).

Moleculele detergenților au un caracter dublu (hidrofobe și hidrofile) și din acest motiv au proprietăți tensioactive (modifică tensiunea superficială dintre faza apoasă și cea organică), având o acțiune de spălare, adică adună și izolează grăsimile (murdăria) din apă și de pe obiecte murdare.

Modul de acțiune a surfactanților:

a) Molecula unui surfactant este asimetrică, fiind alcătuită din două părți:

• Radicalul hidrocarbonat (catena lungă, R–) este partea nepolară a moleculei, insolubilă în apă și lichide polare. Ea constituie coada, care este hidrofobă (fără afinitate față de apă) și lipofilă (cu afinitate pentru substanțele grase). Această parte se fixează de murdărie, pătrunzînd în picăturile foarte mici de grăsime din murdărie, izolându-le.

• O grupă funcțională care este partea polară a moleculei, solubilă în apă și în lichide polare și insolubilă în lichide nepolare. Ea constituie capul, care este partea hidrofilă (cu afinitate față de apă) și lipofobă (fără afinitate față de grăsimi). Extremitatea hidrofilă este miscibilă cu apa, putând realiza legături de hidrogen cu apa.

b) În detergenți, prezența laolaltă a unor grupări funcționale, cu afinitate și pentru apă și pentru grăsimi, permite formarea de micele (agregate sferoidale de molecule, care măsoară între 0,001 și 0,3 micrometri), moleculele organizându-se în funcție de repulsia față de solvent. În apă, extremitățile lipofile sunt întoarse spre interiorul micelei, în timp ce extremitățile hidrofobe formează interfața micelară cu solventul. Agenții tensioactivi formează aglomerări de câteva zeci sau sute de molecule la interfața dintre apă și grăsimi, detașând grăsimile de pe suportul pe care s-au fixat.

c) Micele, formate din substanța insolubilă divizată în particule foarte mici și înconjurate de moleculele săpunului, trec în apă sub formă de emulsie (dispersie omogenă de apă, grăsime și surfactanți).

După structura lor, surfactanții (detergenții) pot fi:

1. Surfactanți (detergenți) ionici:

a) Surfactanți (detergenți) anionici, care conțin o sare de sodiu a unui acid alchil sulfonic (R-SO₃^-Na⁺) sau a unui acid alchil-arilsulfonic (R-C₆H₄-SO₃^-Na⁺) sau sulfați acizi de alchil (R-O-SO₃^-Na⁺). Ei au ca grupare polară o grupare sulfonică.

CH₃-(CH₂)_n-CH₂-SO₃^-Na⁺ - sare de sodiu a unui acid alchil sulfonic, cu n = 10-16

CH₃-(CH₂)_n-CH₂-C₆H₄-SO₃^-Na⁺ - sare de sodiu a unui acid alchil-aril sulfonic, cu n = 6-10

CH₃-(CH₂)_n-CH₂-O-SO₃^-Na⁺ - sulfat acid de alchil, cu n = 10-16

De exemplu, sodatul de dodecil benzen de sodiu (dodecilbenzen sulfonat de sodiu) este un detergent cu o putere mare de spumare și de spălare.

b) Surfactanți (detergenți) cationici, ce conțin săruri de amoniu cuaternar ale unor alchil-amine. De exemplu, clorura de alchil- trimetilamoniu, cu catena liniară de tip alchilic, cu număr de atomi de carbon n = 10-16, care are ca grupare polară o grupare cuaternară de amoniu.

2. Surfactanți (detergenți) neionici, ce conțin polieteri cu un număr mare (n = 10-12) de grupe etoxi. De exemplu, polietoxi-etilen: R-O-(CH₂–CH₂-O-)_n-CH₂-CH₂-OH. Sunt compuși cu catena liniară de lungime variabilă de tip alchilic și care au ca grupare polară grupa etoxi și o grupare hidroxil terminală. Aceștia stabilizează spuma mai puțin decât detergenții ionici, fiind folosiți la mașinile de spălat, întrucât nu formează multă spumă.

3. Surfactanți (detergenți) amfoteri care prezintă ionizare negativă sau pozitivă, în funcție de condițiile pH-ul apei. Aceștia spumează bine și sunt folosiți pentru igiena personală și în curățenia casei.

În compozițiile detergenților moderni se disting două categorii de componente:

1. Componente de bază:

- amestecuri de surfactanți (sau un singur tip de surfactant) - substanțe active de bază;

- abrazivi -agenți pentru îndepărtarea impurităților solide de spălare;

- acizi (acid citric, acid acetic)- pentru îndepărtarea impurităților solubile în acizi, cum ar fi calcarul;

- baze -pentru îndepărtarea de grăsimi și uleiuri prin acțiune alcalină;

- înălbitori (hipocloritul de sodiu, percarbonat de sodiu, peroxidul de hidrogen);

- enzime – care au rolul de a cataliza reacțiile de degradare a murdăriei organice, care se va îndepărta apoi mai ușor (amilaze – pentru amidon, lipaze – pentru grăsimi, proteaze – pentru proteine);

2) Componente auxiliare:

- agenți pentru dedurizarea apei;

- parfumuri;

- înălbitori etc.

Detergenții anionici și cationici prezintă un mare dezavantaj, acela că nu sunt biodegradabili. Ajunși în apele reziduale, aceștia nu se descompun sub acțiunea oxigenului și microorganismelor din apă în substanțe nenocive, având o acțiune poluantă puternică. Ei afectează negativ pânza freatică, solul sau aerul pe care îl respirăm. Toate aceste substanțe toxice ajung în lanțul trofic și afectează inclusiv plantele, legumele și fructele pe care le consumăm, dar și animalele.

Detergenții biodegradabili nu prezintă niciun risc pentru sănătate sau pentru mediul înconjurător. Pe lângă aceste beneficii, ei nu au un miros înțepător, nu conțin clor sau chimicale. De asemenea, sunt mai puţin iritanți pentru pielea sensibilă, sunt hipoalergenici, conţin ingrediente active care nu deteriorează suprafeţele, se dizolvă mai ușor și astfel reduc cantitatea de apă consumată pentru clătire.

Detergenții bio (biologici) conţin enzime de curăţare şi ingrediente active naturale, extrase din plante. Mai exact, un detergent bio este şi biodegradabil, însă un detergent biodegradabil nu este neapărat 100% bio.

Folosind detergenți biodegradabili arătăm respect față de planetă, deoarece acest lucru reprezintă un pas important spre curățarea aerului, a apei și protejarea resurselor neregenerabile.