Introduzione I detergenti sono quei prodotti in grado di

allontanare dalle superfici quel materiale estraneo e non, definito come “sporco”.

Lo sviluppo dei detergenti è legato allo sviluppo dei tensioattivi sintetici

I tensioattivi sintetici sono i componenti fondamentali dei detergenti.

Obiettivo: Conoscere il fenomeno della detergenza ed i principali componenti dei detergenti.

Programma di lavoro

L'unità didattica verrà svolta in 6 ore di lezione

Gli argomenti, per esigenze didattiche, verranno suddivisi in tre parti:

Tensioattivi e chimica dei tensioattivi Detergenti e fenomeno della detergenza Problemi ambientali e tossicologici

Terminologia (1) Elettrone: particella dell'atomo con carica

negativa.

Protone: particella dell'atomo con carica positiva.

L'atomo è neutro. Cioè nell'atomo i protoni sono in numero uguale agli elettroni.

Terminologia (2) Se ad un atomo aggiungiamo un elettrone

possiederà più elettroni dei protoni e si chiamerà ione negativo o anione.

Se ad un atomo togliamo un elettrone, possederà un elettrone in meno rispetto ai protoni e si chiamerà uno ione positivo o catione

Cl1e- Cl

Na Na+

1e-

+

+

Terminologia (3) Tensioattivi: sostanze che diminuiscono la

“tensione superficiale”

Gruppo:

anionico: con carica negativa. cationico: con carica positiva. non ionico: senza carica specifica.

Detergenti: miscugli di numerose sostanze con la predominanza dei tensioattivi.

Idrofobo: contrario all'acqua, non solubile in acqua.

Idrofilo: simile all'acqua, solubile nell'acqua

Tensione superficialeTra le molecole di una sostanza vi sono delle forza di attrazione responsabili di alcune proprietà dei liquidi, tra queste proprietà vi è la tensione superficiale.Le molecole situate all'interno del liquido sono soggette a forze di attrazione agenti in tutte le direzioni, mentre quelle disposte sulla superficie sono attratte solo verso il centro della massa e di fianco. L'azione di tali forze fa si che lo strato delle molecole superficiali si comporti come una “membrana” che avvolge la sostanza stessa. Tale forza superficiale di coesione tra le molecole prende il nome di tensione superficiale.

Soluzioni di TensioattiviChimicamente il tensioattivo è un composto organico nella cui molecola distinguiamo due zone: una idrofoba ed una idrofila.

La parte idrofoba è generalmente una catena idrocarburica lunga da 10 a 20 atomi di carbonio e mai solubile in acqua

La parte idrofila può essere di vari tipi ma sempre solubile in acqua.

CH3CH2CH2CH2 CH2 CH2CH2CH3n

Classificazione dei tensioattivi

I vari tipi di tensioattivi differiscono per la “zona” idrofila. I tensioattivi si dividono in :

Tensioattivi anionici: la zona idrofila è formata da un anione o gruppo negativo

Tensioattivi cationici: la zona idrofila è formata da un catione o gruppo positivo

Tensioattivi non ionici: la zona idrofila è formata da un gruppo senza carica

Tensioattivi anfoteri: la zona idrofila è formata da un gruppo con doppia carica, positiva e negativa.

R1 C

O

O

R1 CH2O SO <3>

R1 CH2 SO <3>

Tensioattivi anionici

L'estremità idrofila è formata da un gruppo carico negativamente (anione). R1= catena idrocarburica

Gruppo carbossilato

Gruppo solfato

Gruppo solfonato

Terminologia (4)

La durezza è una caratteristica dell'acqua ed è dovuta alla presenza dei sali di calcio e magnesio.

L' acqua poco dura ha pochi sali di Ca e Mg, viceversa per l'acqua dura.

La durezza dell'acqua influenza l'efficacia dei tensioattivi. Nel senso che questi lavorano meglio se l'acqua possiede una bassa durezza.

Proprietà Dei Tensioattivi Anionici

Sono dei composti in grado di sciogliere lo sporco in modo efficace.

Producono molta schiuma.

Gli anionici carbossilati o saponi per essere efficaci richiedono acqua poco dura.

Quelli solfati o solfonici sono meno sensibili alla durezza dell'acqua.

Tensioattivi Cationici L'estremità idrofila è formata da un gruppo

carico positivamente (catione). R1, R2, R3 = catene idrocarburiche uguali o diverse.

R1 CH2 NH3

+

R1 NH2

+R2

R1 NH+

R2

R3

R1 NH+

R2

R1 N+

R2

;

Ammina primaria

Ammina secondaria

Ammine terziarie

Ammina quaternaria

Proprietà Dei Tensioattivi Cationici

I tensioattivi cationici sono meno efficaci degli altri tensioattivi.

I t. cationici hanno un'azione irritante, quindi non vengono usati per produrre saponi

Possiedono una buona attività battericida.

Si usano per produrre soluzioni e saponi disinfettanti.

Vengono utilizzati nei detersivi.

Tensioattivi non ioniciL'estremità idrofila è formata da un gruppo

senza carica elettrica. R1, R2, R3 = catene idrocarburiche uguali o diverse.

Sono esteri o eteri di polietilenglicoli

R1 O CH2CH2O CH2n CH2OH

C O CH2CH2O CH2n CH2OH

O

R1

Proprietà dei Tensioattivi non Ionici

Sono tensioattivi abbastanza efficaci.

Producono poca schiuma

Sono utilizzati nelle macchine lavatrici

Sono poco influenzati dalla durezza dell'acqua

Tensioattivi AnfoteriL'estremità idrofila è formata sia da un gruppo

con carica positiva che da un gruppo con carica negativa.. R1, R2, R3 = catene idrocarburiche uguali o diverse.

Possiedono sia i gruppi tipici dei cationici sia quelli degli anionici.

R1 C

O

O

R1 CH2O SO <3>

R1 CH2 SO <3>

R1 CH2 NH3

+

R1 NH2

+R2

R1 NH+

R2

R3

R1 NH+

R2;

Proprietà dei Tensioattivi Anfoteri

Sono tensioattivi piuttosto costosi.

Presentano sia le proprietà dei cationici che degli anionici.

Sono utilizzati in campo cosmetico e tessile.

I Saponi

I tensioattivi carbossilati si chiamano anche saponi.

Sono gli unici tensioattivi naturali, gli altri vengono prodotti usando derivati del petrolio.

I saponi vengono prodotti utilizzando come materia prima sostanze grasse naturali.

Rispetto agli altri tensioattivi sono meno aggressivi, ma molto sensibili alla durezza dell'acqua

La reazione di saponificazione

I saponi sono sali degli acidi carbossilici a lunga catena (da 10 a 20 atomi di C)

Si ottengono per idrolisi basica dei trigliceridi.

CH2

CH

CH2

O

O

O C R3

C R1

R2

O

CO

O3NaOH

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

O

O

CR [Na]

NaOH

KOH

+ + 3

Meccanismo d'azione dei tensioattivi

I tensioattivi attaccano lo sporco e lo sciolgono mediante la loro catena idrocarburica. L'acqua poi lo rimuove.

I Detergenti I detergenti sono miscugli di tensioattivi con

altre sostanze che aiutano la detergenza.

Le miscele hanno un potere detergente superiore a quello che si può avere dalla somma delle singole sostanze detergenti. Effetto sinergico potenziato.

Sostanze Complementari

Sono sostanze che migliorano l'attività dei tensioattivi, i più usati sono:

Fosfati: si usano per addolcire l'acqua, ma sono molto inquinanti quindi non devono superare l'1%.

EDTA: etilendiamminotetraacetico serve per eliminare dall'acqua i metalli, quindi l'addolcisce.

Silicati: proteggono dalla corrosione, hanno un effetto tampone ( mantengono stabile il pH)

Coadiuvanti (2) Enzimi proteolitici: sciolgono le sostanze

proteiche quindi smacchiano i tessuti, sono ricavati dal bacillus substilis.

Perborati: migliorano il potere sbiancante perch? liberano ossigeno.

Candeggianti: liberano ossigeno attivo che sbianca le fibre.

Idrotropi: sono sostanze che migliorano la solubilità delle sostanze organiche nell'acqua.

Carbonati e solfati: sono delle sostanze che migliorano di poco le proprietà detergenti sono generalmente dei “riempitivi”

NaBO2 H2O2 3H2O* *

Candeggianti ottici

Sono sostanze che assorbono l'energia ultravioletta e la rimettono sotto forma di luce blu. Hanno un duplice effetto:

aumentano la luminosità neutralizzano il colore giallo delle fibre.

Il colore giallo è dovuto all'ossidazione delle fibre. Il blu del candeggiante insieme al giallo forma il colore bianco.

Tossicologia

I detergenti sono sostanze a bassa tossicità

Poiché però vengono usati in grandi quantità devono essere utilizzati con prudenza.

Sono responsabili di irritazioni cutanee, allergie, dermatiti in genere.

I detergenti ottenuti da materie prime di origine naturale sono più innocui.

Problemi ambientali I Detergenti contengono molte sostanze che una

volta degradate si trasformano in sali minerali, dando origine al fenomeno dell'eutrofizzazione.

L'eutrofizzazione è l'eccesso di alghe nell'acqua dei fiumi provocato dall'aumento dei sali minerali.

Inoltre i detergenti contengono sostanze non biodegradabili, cioè che non vengono distrutte dai batteri e si accumulano nell'ambiente.

Bisogna ridurre il consumo dei detergenti il più possibile, evitando gli sprechi ed utilizzando quelle formulazioni con il più alto indice di biodegradabilità.

Riepilogo

In questa unità didattica avete imparato cosa sono i tensioattivi ed i detergenti.

Avete imparato a riconoscerli ed ad usarli.

Domande?

Opinioni personali sull'argomento e sulla presentazione.