Un detergente es un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos con propiedades limpiadoras cuando se encuentra en soluciones diluidas . [1] Existe una gran variedad de detergentes, siendo una familia común los alquilbencenosulfonatos , 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 (de los detergentes). jabón) para unirse al calcio y otros iones que se encuentran en el agua dura.
La palabra detergente deriva del adjetivo latino detergens , del verbo detergere , que significa limpiar o pulir. El detergente se puede definir como un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos con propiedades limpiadoras cuando se encuentra en soluciones diluidas . [1] Sin embargo, convencionalmente, detergente se utiliza 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. [2] En contextos domésticos, el término detergente se refiere a productos de limpieza del hogar como el detergente para ropa o el detergente para platos , que en realidad 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 "suelos" de un sustrato (por ejemplo, ropa). [3]
Los detergentes son un grupo de compuestos con una estructura anfifílica, donde cada molécula tiene una cabeza hidrófila (polar) y una cola larga hidrófoba (no polar). La porción hidrofóbica de estas moléculas puede ser hidrocarburos de cadena lineal o ramificada , o puede tener una estructura esteroide . La porción hidrófila es más variada, pueden ser iónicas o no iónicas y pueden variar desde una estructura simple hasta una estructura relativamente elaborada. [4] Los detergentes son tensioactivos ya que pueden disminuir la tensión superficial del agua. Su naturaleza dual facilita la mezcla de compuestos hidrófobos (como aceites y grasas) con agua. Debido a que el aire no es hidrófilo, 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 hidrófobo del detergente es la principal fuerza impulsora de la formación de micelas; su agregación forma el núcleo hidrófobo de las micelas. La micela puede eliminar grasas, proteínas o partículas de suciedad. La concentración a la que las micelas comienzan a formarse es la concentración micelar crítica (CMC), y la temperatura a la que las micelas se agregan aún más para separar la solución en dos fases es el punto de turbidez cuando la solución se vuelve turbia y la detergencia es óptima. [4]
Los detergentes funcionan mejor en un pH alcalino. Las propiedades de los detergentes dependen de la estructura molecular del monómero . La capacidad de formar espuma puede estar determinada por el grupo principal, por ejemplo, los tensioactivos aniónicos son muy espumantes, mientras que los tensioactivos no iónicos pueden no ser espumantes o ser poco espumantes. [5]
Los detergentes se clasifican en cuatro grandes grupos, según la carga eléctrica de los tensioactivos. [6]
Los detergentes aniónicos típicos son los sulfonatos de alquilbenceno . La porción alquilbenceno de estos aniones es lipófila y el sulfonato es hidrófilo. Se han popularizado dos variedades, las que tienen grupos alquilo ramificados y las que tienen grupos alquilo lineales. Los primeros fueron eliminados en gran medida en las sociedades económicamente avanzadas porque son poco biodegradables. [7]
Los detergentes aniónicos son la forma más común de detergentes y se estima que anualmente se producen 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.
Los detergentes catiónicos son similares a los aniónicos, pero el amonio cuaternario reemplaza al grupo sulfonato aniónico hidrófilo. El centro de sulfato de amonio está cargado positivamente. [7] Los tensioactivos catiónicos generalmente tienen poca detergencia.
Los detergentes no iónicos se caracterizan por sus grupos de cabeza hidrófilos y sin carga. Los detergentes no iónicos típicos se basan en polioxietileno o un glucósido . Ejemplos comunes del primero incluyen Tween , Triton y la serie Brij. Estos materiales también se conocen como etoxilatos o PEGilatos y sus metabolitos, el nonilfenol . Los glucósidos tienen un azúcar como grupo principal hidrófilo no cargado. Los ejemplos incluyen octiltioglucósido y maltósidos . Los detergentes de las series HEGA y MEGA son similares y poseen un alcohol de azúcar como grupo principal.
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 cargados +1 y -1. Los ejemplos incluyen CHAPS .
Se sabe que el jabón se ha utilizado como tensioactivo para lavar la ropa desde la época sumeria en el año 2500 a. C. [8] En el antiguo Egipto , la soda se utilizaba como aditivo para el lavado. En el siglo XIX se empezaron a crear tensioactivos sintéticos, por ejemplo a partir del aceite de oliva. [9] El silicato de sodio (vidrio soluble) se usó en la fabricación de jabón en los Estados Unidos en la década de 1860, [10] y en 1876, Henkel vendió un producto a base de silicato de sodio que se puede usar con jabón y comercializado como un "producto universal". detergente" ( Universalwaschmittel ) en Alemania. Luego se mezcló soda con silicato de sodio para producir el primer detergente de marca alemán, Bleichsoda. [11] En 1907, Henkel también añadió un agente blanqueador perborato de sodio para lanzar el primer detergente para ropa "autoactivo" Persil para eliminar el laborioso frotamiento de la ropa a mano. [12]
Durante la Primera Guerra Mundial , hubo escasez de aceites y grasas necesarios para fabricar jabón. Para encontrar alternativas al jabón, los químicos fabricaron detergentes sintéticos en Alemania utilizando materia prima derivada del alquitrán de hulla. [13] [14] [9] Estos primeros productos, sin embargo, no proporcionaban suficiente detergencia. En 1928, se fabricó un detergente eficaz mediante la sulfatación de alcoholes grasos , pero la producción a gran escala no fue viable hasta que a principios de la década de 1930 estuvieron disponibles alcoholes grasos de bajo coste. [15] El detergente sintético creado era más eficaz y menos propenso a formar espuma que el jabón en agua dura, y también puede eliminar reacciones ácidas y alcalinas y descomponer la suciedad. Se comenzaron a vender productos detergentes comerciales con sulfatos de alcoholes grasos, inicialmente en 1932 en Alemania de la mano de Henkel . [15] En los Estados Unidos, Procter & Gamble ( Dreft ) vendía detergentes en 1933 principalmente en áreas con agua dura. [14] Sin embargo, las ventas en los EE. UU. crecieron lentamente hasta la introducción de detergentes "integrados" con la adición de un eficaz formador de fosfato desarrollado a principios de la década de 1940. [14] El mejorador mejora el desempeño de los tensioactivos al ablandar el agua mediante la quelación de iones de calcio y magnesio, ayudando a mantener un pH alcalino, además de dispersar y mantener las partículas de suciedad en solución. [16] El desarrollo de la industria petroquímica después de la Segunda Guerra Mundial también proporcionó material para la producción de una variedad de tensioactivos sintéticos, y los sulfonatos de alquilbenceno se convirtieron en los tensioactivos detergentes más importantes utilizados. [17] 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. [15]
A lo largo de los años, se han desarrollado muchos tipos de detergentes para diversos fines, por ejemplo, detergentes de baja espuma para usar en lavadoras de carga frontal, detergentes de uso intensivo eficaces para eliminar grasa y suciedad, detergentes para todo uso y detergentes especiales. detergentes. [14] [18] Se incorporan en diversos 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 lodos o depósitos. [19] La formulación de productos detergentes puede incluir blanqueadores , fragancias, colorantes y otros aditivos. Sin embargo, el uso de fosfatos en los detergentes generó preocupaciones sobre la contaminación de nutrientes y la demanda de cambios en la formulación de los detergentes. [20] También surgieron preocupaciones sobre el uso de tensioactivos como el alquilbencenosulfonato ramificado (tetrapropilenbencenosulfonato) que persiste en el medio ambiente, lo que llevó a su sustitución por tensioactivos que son más biodegradables, como el alquilbencenosulfonato lineal. [15] [17] Los avances a lo largo de los años han incluido el uso de enzimas , sustitutos de fosfatos como la 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 la forma de entrega como tabletas, geles y pods . [21] [22]
Una de las aplicaciones más importantes de los detergentes es la limpieza del hogar y de tiendas, incluido el lavado de platos y la ropa . Estos detergentes suelen estar disponibles en forma de 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: [21]
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 la contaminación . Las concentraciones son de unas 300 ppm . Los detergentes típicos son aminas y amidas de cadena larga como poliisobutenamina y poliisobutenamida/ succinimida . [23]
Los detergentes de grado reactivo se emplean para el aislamiento y purificación de proteínas integrales de membrana que se encuentran en las células biológicas . [24] La solubilización de las bicapas de la membrana celular requiere un detergente que pueda ingresar a la monocapa de la membrana interna . [25] 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 la alteración de la membrana mediante la unión de lipopolisacáridos , [26] transportadores , receptores de señalización y fotosistema II . [27]
