SURFACTANȚI
SURFACTANȚI
1) Definiție - Constituție:
Surfactanții (numiți și surfactanți, termenul englezesc fiind surfactanți) sunt substanțe solubile în apă și care au proprietatea de a se concentra, de a agrega la interfețele dintre apă și alte substanțe slab solubile în apă, substanțe grase în special.
Aceste molecule prezintă cel puțin două părți de afinitate diferită, una este hidrofilă (afinitate pentru apă) și cealaltă lipofilă (afinitate pentru grăsimi); se spune că astfel de substanțe sunt amfifile (din greacă sala de lectura, „De ambele părți” și filozofie, „prieten”).
Partea hidrofilă este un capăt în general ionic al moleculei; poate fi:
- anionic:
acesta este cazul pentru ioni carboxilat -COO - dar și pentru ioni sulfonat R (sau Ar) -SO3 - .
acesta este cazul aminelor protonate,
sau amoniu cuaternar
betapine, fosfolipide (lecitine de exemplu): în mediu bazic, aceste molecule se comportă ca anioni și în mediu acid ca cationi.
Uneori, partea hidrofilă nu este ionică
dar apoi posedă grupări polare capabile să dea legături de hidrogen cu apă (funcții alcool sau eter-oxid de exemplu): R-O- (CH2CH2O) n-H.
Partea lipofilă este de obicei alcătuit dintr-un lanț de carbon destul de lung care trebuie să fie liniar (neramificat) pentru a fi biodegradabil.
2) Mod de acțiune:
La interfețele apă-grăsime, surfactanții devin concentrați, partea lor lipofilă fiind scufundată în substanța grasă și partea hidrofilă în apă. Aceste agregate de molecule de surfactant astfel formate se numesc micele.
Utilizarea lor ca detergent poate fi explicată după cum urmează:
Prin frecare (spălarea manuală sau cu mașina unei țesături), globulele de grăsime înconjurate de surfactant se separă, producând globule mai mici, care sunt imediat înconjurate de surfactant și de mai multe ori, până când se desprind din țesătură și se reunesc. Distribuiți în apa de spălare în forma unei emulsii care se elimină la golire. Acest proces este facilitat de faptul că surfactantul este, de asemenea, poziționat la interfața apă-aer, partea sa hidrofilă în apă și, astfel, scade tensiunea superficială a apei (formarea spumei de săpun), promovând materialul umed.
În funcție de natura și concentrația lor, surfactanții pot avea mai multe roluri:
- cel al detergentului: îndepărtează petele, în special grăsimea.
- cea a udării: apa plasată pe suprafața unui solid tinde să formeze picături. Prin reducerea tensiunii superficiale, un agent de umectare permite ca această apă să se răspândească, crescând astfel suprafața sa de contact cu solidul.
- emulgator: un emulgator dispersează un lichid sub formă de picături foarte fine într-un alt lichid în care nu este solubil.
Fiecărui agent activ de suprafață i se atribuie un număr între 1 și 20, împreună constituind scala Griffin. Acest număr se numește index HLB (Hyrofil /Lipofilă alance) indicele 1 este dat acidului oleic și indicele 20 oleatului de potasiu.
Această scară face posibilă evaluarea caracterului destul de lipofil sau dimpotrivă destul de hidrofil al unui amfiphilic și de a ști pentru ce aplicație este cel mai potrivit. Un indice HLB mai puțin de 9 va spune despre amfifil că este lipofil (va fi apoi folosit ca agent anti-spumare (dacă este HLB
Grupurile de organosiliconi sunt uneori plasate pe molecule de surfactant pentru a le crește hidrofobia. Se folosește apoi ca antiflatulente.
Înlocuirea hidrogenilor lanțului de hidrocarburi cu atomi de fluor întărește, de asemenea, caracterul hidrofob al moleculei.
3) Principalele familii de surfactanți și câteva exemple:
3-1) stii:
Din punct de vedere istoric, prima aplicare a surfactanților a fost spălarea, după descoperirea săpunului; încă din antichitate se știa să se fabrice din grăsimi animale sau vegetale care erau încălzite cu cenușă (Cel mai vechi mod de funcționare a fabricării săpunului a fost găsit în ruinele Sumerului, pe o tablă de lut, datată din 2500 î.Hr.). Unul a procedat astfel empiric la saponificarea triesterilor de glicerol de către bazele conținute în cenușă și unul a fost obținut în mod rudimentar săpunuri care sunt săruri de sodiu sau potasiu ale acizilor grași care constituie grăsimi.
Un săpun este un agent tensioactiv anionic, a cărui parte hidrofilă este ionul carboxilat -COO -, iar partea lipofilă lanțul lung de carbon liniar al acidului gras.
Un exemplu:
octadecanoat de sodiu numit și stearat de sodiu: