Detergente

Un detergente es un producto de limpieza que contiene tensioactivos y otros componentes. ^{[ 1 ]} Los detergentes incluyen tensioactivos como componentes funcionales principales para eliminar la grasa o la suciedad hidrofóbica dispersándolos en agua. A menudo también incluyen agua (para facilitar la aplicación), agentes suavizantes ( para ablandar el agua), enzimas (para descomponer proteínas, grasas o almidones) y colorantes o fragancias (para mejorar la experiencia sensorial del usuario).

Los tensioactivos comunes utilizados en los detergentes son los alquilbencenosulfonatos , que son compuestos similares al jabón pero más solubles que este en agua dura , debido a que el sulfonato polar tiene menos probabilidades que el carboxilato polar del jabón de unirse al calcio y otros iones presentes en el agua dura.

La palabra detergente deriva del adjetivo latino detergens , del verbo detergere , que significa limpiar o pulir. Un detergente puede definirse como un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos con propiedades limpiadoras en soluciones diluidas . ^{[ 1 ]} Sin embargo, convencionalmente, el término detergente se usa para referirse a compuestos de limpieza sintéticos en contraposición al jabón (una sal del ácido graso natural ), aunque el jabón también es un detergente en el sentido estricto. ^{[ 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 de hecho son mezclas complejas de diferentes compuestos, no todos los cuales son detergentes por sí mismos. La detergencia es la capacidad de eliminar sustancias no deseadas denominadas «suciedad» de un sustrato (por ejemplo, la ropa). ^{[ 3 ]}

Los detergentes son productos formulados para la limpieza, es decir, mezclas de diversos componentes químicos seleccionados y combinados para lograr una buena eficacia de limpieza y la satisfacción del usuario. Los detergentes contienen uno o más tensioactivos como componente funcional principal, generalmente junto con agua y materiales auxiliares (agentes de refuerzo, enzimas, etc.).

Tensioactivos

Los tensioactivos son un grupo de compuestos con una estructura anfifílica , donde cada molécula tiene una cabeza hidrofílica (polar) y una cola hidrofóbica (no polar) larga. La porción hidrofóbica de estas moléculas puede ser hidrocarburos de cadena lineal o ramificada , o puede tener una estructura esteroidea . La porción hidrofílica es más variada, puede ser iónica o no iónica, y puede variar desde una estructura simple hasta una relativamente elaborada. ^{[ 4 ]} Los tensioactivos se denominan así porque pueden disminuir la tensión superficial del agua. Su naturaleza dual facilita la mezcla de compuestos hidrofóbicos (como aceites y grasas) con agua. Dado que el aire no es hidrófilo, los tensioactivos también son agentes espumantes en diversos grados.

Las moléculas de surfactante se agregan para formar micelas , lo que las hace solubles en agua. El grupo hidrofóbico del surfactante es la principal fuerza impulsora de la formación de micelas; su agregación forma el núcleo hidrofóbico de las mismas. La micela puede eliminar grasa, proteínas o partículas de suciedad. La concentración a la que comienzan a formarse las micelas 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 enturbiamiento, cuando la solución se vuelve turbia y la detergencia es óptima. ^{[ 4 ]}

Muchos detergentes funcionan mejor en un pH alcalino . Las propiedades de los detergentes dependen de la estructura molecular del monómero . La capacidad de generar espuma puede estar determinada por el grupo polar; por ejemplo, los tensioactivos aniónicos generan mucha espuma, mientras que los tensioactivos no iónicos pueden no generar espuma o generar poca. ^{[ 5 ]}

Clasificaciones químicas de los tensioactivos

Los tensioactivos se clasifican en cuatro grandes grupos, dependiendo de la carga eléctrica de los mismos. ^{[ 6 ]}

Tensioactivos aniónicos

Los surfactantes aniónicos típicos son los sulfonatos de alquilbenceno . La porción de alquilbenceno de estos aniones es lipofílica y el sulfonato es hidrófilo . Se han popularizado dos variedades: aquellas con grupos alquilo ramificados y aquellas con grupos alquilo lineales. Las primeras se eliminaron en gran medida en las sociedades económicamente avanzadas debido a su baja biodegradabilidad. ^{[ 7 ]} Los surfactantes aniónicos son la forma más común de surfactantes, y se estima que se producen anualmente 6 mil millones de kilogramos de surfactantes aniónicos para los mercados nacionales.

Los ácidos biliares , como el ácido desoxicólico (DOC), son tensioactivos aniónicos producidos por el hígado para ayudar en la digestión y absorción de grasas y aceites.

Tensioactivos catiónicos

Los tensioactivos catiónicos son similares a los aniónicos, pero el amonio cuaternario reemplaza al grupo sulfonato aniónico hidrófilo. El centro de sulfato de amonio tiene carga positiva. ^{[ 7 ]} Los tensioactivos catiónicos generalmente tienen poca capacidad detergente.

Tensioactivos no iónicos

Los tensioactivos no iónicos se caracterizan por sus grupos de cabeza hidrofílicos sin carga. Los tensioactivos no iónicos típicos se basan en polioxietileno o un glucósido . Ejemplos comunes de los primeros incluyen Tween , Triton y la serie Brij. Estos materiales también se conocen como etoxilatos o PEGilatos y sus metabolitos, nonilfenol . Los glucósidos tienen un azúcar como grupo de cabeza hidrofílico sin carga. Ejemplos incluyen octil tioglucósido y maltósidos . Los tensioactivos de las series HEGA y MEGA son similares, ya que poseen un alcohol de azúcar como grupo de cabeza.

Tensioactivos anfotéricos

Los tensioactivos anfotéricos o zwitteriónicos tienen zwitteriones dentro de un rango de pH particular y poseen una carga neta cero que surge de la presencia de un número igual de grupos químicos cargados +1 y −1. Algunos ejemplos son los CHAPS .

Se sabe que el jabón se ha utilizado como tensioactivo para lavar ropa desde la época sumeria en el 2500 a. C. ^{[ 8 ]} En el antiguo Egipto , la sosa se utilizaba como aditivo para el lavado.

En el siglo XIX, comenzaron a crearse tensioactivos sintéticos, por ejemplo, a partir de aceite de oliva. ^{[ 9 ]} El silicato de sodio (vidrio soluble) se utilizó 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 podía usarse con jabón y se comercializó como un "detergente universal" ( Universalwaschmittel ) en Alemania. Posteriormente, se mezcló sosa con silicato de sodio para producir el primer detergente de marca alemana, 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 frotado 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 en Alemania fabricaron detergentes sintéticos utilizando materia prima derivada del alquitrán de hulla . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 9 ]} Sin embargo, estos primeros productos no proporcionaron suficiente poder detergente.

En 1928, se elaboró ​​un detergente eficaz mediante la sulfatación de alcoholes grasos , pero la producción a gran escala no fue factible hasta que los alcoholes grasos de bajo costo estuvieron disponibles a principios de la década de 1930. ^{[ 15 ]} El detergente sintético creado era más eficaz y menos propenso a formar residuos que el jabón en agua dura, y también podía eliminar reacciones ácidas y alcalinas y descomponer la suciedad. Los productos detergentes comerciales con sulfatos de alcohol graso comenzaron a venderse, inicialmente en 1932 en Alemania por Henkel . ^{[ 15 ]}

En Estados Unidos , los detergentes se vendieron en 1933 por Procter & Gamble ( Dreft ) principalmente en áreas con agua dura. ^{[ 14 ]} Sin embargo, las ventas en EE. UU. crecieron lentamente hasta la introducción de los detergentes "combinados" con la adición de un eficaz coadyuvante de fosfato desarrollado a principios de la década de 1940. ^{[ 14 ]} El coadyuvante mejora el rendimiento de los tensioactivos al ablandar el agua mediante la quelación de iones de calcio y magnesio, lo que ayuda 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 materia prima para la producción de una gama de tensioactivos sintéticos, y los alquilbencenosulfonatos se convirtieron en los tensioactivos más importantes utilizados en detergentes. ^{[ 17 ]} Para la década de 1950, los detergentes para ropa se habían generalizado y reemplazaron en gran medida al jabón para la limpieza de 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 lavadoras de carga frontal, detergentes de alta resistencia eficaces para eliminar la grasa y la suciedad, detergentes multiusos y detergentes especiales. ^{[ 14 ] [ 18 ]} Se incorporan a diversos productos fuera del ámbito de la 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 los detergentes puede incluir lejía , fragancias, colorantes y otros aditivos. Sin embargo, el uso de fosfatos en los detergentes generó preocupación por la contaminación de nutrientes y la demanda de cambios en la formulación de los mismos. ^{[ 20 ]}

También se plantearon preocupaciones sobre el uso de tensioactivos como el alquilbencenosulfonato ramificado (tetrapropilbencenosulfonato) que persiste en el medio ambiente, lo que llevó a su sustitución por tensioactivos más biodegradables, como el alquilbencenosulfonato lineal. ^{[ 15 ] [ 17 ]} Los avances a lo largo de los años han incluido el uso de enzimas , sustitutos de los fosfatos como la zeolita A y el NTA , TAED como activador de blanqueadores , 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 administración como tabletas, geles y cápsulas . ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

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