Săpunurile şi detergenţii

Majoritatea dintre noi își închipuie că reacțiile chimice au loc în neprubetele de sticlă din laboratoarele chimice, sub atenta spre avegherea chimiștilor.

Și eventual în bucătărie, în timp ce fierbem, amestecăm și prăjim tot felul de alimente.

Ei bine, nu scăpăm de chimie nici măcar la duș, ori în mașină de spălat.

Chiar și în locuințele noastre suntem înconjurați de chimicale pe care le punem la muncă cu fiecare acțiune a noastră.

Lecțiile trecute am vorbit despre acizi graș și despre faptul că alături de glicerină formează grăsimile sau trigliceridele.

Însă acizi graș intră și în compoziția săpunurilor, produse indispensabile pentru igiena și sănătatea noastră.

Odată cu dezvoltarea societății omenești și cu creșterea nivelului de civilizație, cerința de acizi graș pe plan mondial a crescut.

Consumul de săpun sau de alte produse de igienă este un indicator folosit pentru aprecierea gradului de civilizație al unei comunități.

Săpunurile și detergenții aparțin unor clase de compuși organici diferite, însă moleculele lor sunt alcătuite din aceleași două părți componente specifice.

Aceste părți componente sunt o catenă lungă care este un radical hidrocarbonat și care se numește coadă, iar cealaltă componentă se află la una din extremitățile catenei și este o grupă funcțională solubilă în apă care se numește K.

Haideți să vedem acum ce sunt săpunurile din punct de vedere chimic.

Săpunurile sunt săruri de sodiu, de potasiu sau de calciu, ale acizilor grași.

Aceste săruri se obțin prin reacția de sapunificare.

Grăsimile animale sau vegetale reacționează la cald cu soluția poaselor de bazetari, de exemplu hidroxidul de sodiu sau hidroxidul de potasiu.

Are loc o reacție de hidroliză din care rezultă sărurile de sodiu sau de potasiu, ale acizilor grași din compoția grăsimii.

Și se reface glicerină.

Aceasta este o grăsime mixtă.

Deci săpunul obținut este un amestec de săruri de sodiu a 3 a 5 grași diferiți.

Reacția de sapunificare este de fapt o reacție de hidroliză bazică a grăsimilor.

Exemple de săpunuri ar fi stearatul de sodiu sau palmitatul de sodiu.

Acestea sunt săpunuri solide.

Sărurile de potasiu ale acelor așacizi grași, adică ale acizilor stearic și palmitic, sunt săpunuri lichide.

În continuare, haideți să vedem cum funcționează aceste molecule.

Cu toții știm că atunci când avem grăsime sau ulei pe mâini sau când avem astfel de pete pe îmbrăcăminte, apa nu ne ajută tare mult să ne spălăm sau să scăpăm de pete.

Motivul este că grăsimile și uleiurile sunt substanțe nepolare, în timp ce apa este o substanță polară.

Mergând pe principiul dacă se aseamănă să se dizolvă, apa nu are cum să dizolve astfel de pete.

Deci e clar că avem nevoie de niște molecule nepolare care să dizolve alte molecule nepolare.

Însă, bineînțeles că nu ne-ar ajuta cu nimic nici să turnăm și mai mult ulei pe mâini sau să punem ulei în mașina de spălat.

Avem nevoie de o substanță care să facă legătura între murdăria formată din molecule nepolare și apă, care e substanță polară.

Această substanță există și se numește agent activ de suprafață, sau mai pe scurt, surfactant.

Cuvântul surfactant vine de la prescurtarea denumirii din engleză, surface active agent.

Săpunurile și detergenții sunt surfactanti.

Ei acționează la nivelul suprafaței, care desparte apa de grăsimi sau de orice altfel de murdări.

Surfactanții pot face asta deoarece ei au atât un capăt polar cât și un capăt nepolar.

Capătul nepolar este catena lungă a radicalului hidrocarbonat.

Se numește coadă și este hidrofob.

Hidrofob înseamnă că respinge apa.

Coada hidrofobă poate interacționa cu picăturile foarte mici de grăsime sau de murdărie.

Poate să pătrundă între ele sau poate să le înconjoare, izolându-le.

Cealaltă parte a moleculei, capătul polar, este grupa funcțională carboxilat, care se numește cap și este hidrofil.

Hidrofil înseamnă că iubește apa.

Capul hidrofil al moleculei e de obicei ionic și are fie sarcine negativă, în acest caz se numesc surfactanțe anionici,

fie sarcine pozitivă, când se numesc surfactanți cationici.

Există chiar și surfactanți fără sarcină, aceștia se numesc neionici.

Majoritatea surfactanților care se comercializează sunt anionici, deoarece aceștia se pot produce mai ieftin.

Aceasta este structura unui surfactant anionic.

Mai exact avem aici palmitatul de sodiu cu cei 16 atomi de carbon ai sări.

Aceasta este coada nepolară, care după cum am zis e hidrofobă, deci nu se dizolvă în apă, dar se dizolvă în grăsime sau ulei.

Iar acesta este capul polar, care este hidrofil și se dizolvă în apă.

În soluție această grupă ionizează.

Așadar, vedem că surfactanții sunt molecule care au caracter dublu, fiind deopotrivă hidrofobe și hidrofile,

sau în alte cuvinte, fiind solubile atât în grăsini cât și în apă.

Că surfactanții sunt adăugați în apă.

Cozile nepolare se dizolvă în grăsime sau în burberia cu molecule nepolare,

în timp ce capetele polare sunt atrase de moleculele polare ale apei.

Grăsimile sunt despărțite în picături foarte mici și sunt înconjurate de cozile nepolare de hidrocarbon,

în timp ce capetele polare ies în afară, interacționând cu apa.

Acest ansamblu se numește miceliu.

Și aceasta ar fi imaginea tridimensională a unui miceliu tăiat pe jumătate.

Capetele polare care interacționează cu apa dau micelilor o sarcină electrică.

Deci, dacă e vorba de un surfactant anionic, atunci sarcina va fi negativă.

Picăturile de grăsime sub forma micelilor cu sarcină electrică se respind, astfel că nu se pot uni între ele.

În consecință, miceliile rămân dispersate și, într-un final, sunt eliminate odată cu apa murdară.

Detergenții sunt surfactanți de sinteză.

Ei iau aceeași structură de bază ca și săpunurile,

deci modul de acțiune este identic.

Coada hidrofobă este, la fel ca în cazul săpunurilor, un radical hidrocarbonat voluminos care respinge apa.

Ea e constituită din catene ce pot fi radicali alchid,

sau pot fi catene aromatice, adică radicali arid,

sau pot fi chiar mixte, având ambele tipuri de radical.

Capul hidrofilic al detergenților

este cu mult diferit de cel al săpunurilor.

În loc de union carboxilat, în cazul detergenților,

capul hidrofilic poate fi un sulfat, un acid sulfonic sau un hidroxil,

ori o altă grupă funcțională polară.

Pe bază a grupelor funcționale hidrofile,

detergenții sunt clasificați în detergenți ionici sau neionici.

Detergenții ionici pot fi detergenții anionici,

când detergentul conține, spre exemplu, grupa funcțională a cei sulfonic,

sub formă de sare, cum ar fi sarea de sodiu a unui acid alchil sulfonic,

sau detergenții ionici mai pot fi și cationici,

aceștia sunt săruri de amonicoaternar ale unor alchilamine.

Detergenții neionici au drept grupă hidrofilă, polieteri,

aceștia conțin un număr mare de grupe etoxi,

care interacționează cu apa prin legături de hidrogen.

Acești detergenți nu formează la fel de multă spumă ca și cei ionici,

ci sunt mai eficienți la îndepărtarea pietelor la temperatură mai scăzută.

Caracteristicile acestea reprezintă avantaje pentru utilizarea lor în mașina de spălat,

deoarece ei nu prea formează spumă și ne ajută să economisim electricitate

prin folosirea apei mai puțin calde.

Detergenții conțin diverse aditivi care le conferă proprietăți și calități suplimentare,

precum protejarea fibrilor de material,

însă detergenții obișnuiți prezintă un mare dezavantaj.

Ei nu sunt biodegradabili, așa cum sunt săpunurile.

Când sunt dăversați în natură, apele din râuri și lacuri se acoperă de spumă.

Bacteriile care se găsesc în aceste ape nu sunt capabile să distrugă catenele laterale ramificate ale detergenților,

lucru care are consecințe foarte grave asupra ecosistemelor afectate.