Tensioattivo
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I tensioattivi sono sostanze che hanno la proprietà di abbassare la tensione superficiale di un liquido, agevolando la "bagnabilità" delle superfici o la miscibilità tra liquidi diversi. In genere sono composti organici con un gruppo polare ed un gruppo non polare (ovvero sono anfifilici).
Numerosi tensioattivi, superata una concentrazione critica (cmc, "critical micellar concentration"), si organizzano in aggregati supramolecolari chiamati micelle.
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[modifica] Storia
In società primitive i panni venivano lavati sbattendoli sulle rocce; il processo poteva essere migliorato usando le foglie di alcune piante che contengono saponine (glucosidi con attività schiumogena e tensioattiva). Il sapone come tale è certamente noto dall'antichità. Il primo documento scritto risale a Plinio il Vecchio secondo il quale i Galli, gli Egiziani e i Fenici producevano sapone da sego di capra e cenere. Anche nella bibbia si fa cenno al sapone: "Quando anche tu ti lavassi col nitro e usassi molto sapone, la tua iniquità lascerebbe una macchia dinanzi a me, dice il Signore, l'Eterno" (Geremia 2,22) "e chi potrà sostenere il giorno della sua venuta? Chi potrà rimanere in pié quand'egli apparirà? Poich'egli è come un fuoco d'affinatore, come la potassa dei lavatori di panni" (Malachia 3,2). Galeno, il medico di Marco Aurelio (II secolo d.C.), fu apparentemente il primo a riconoscere le qualità pulenti del sapone, ma la sua propaganda non fu molto efficace. Mentre gli uomini cominciarono a usarlo, le donne erano scettiche e continuarono ad usare solo acqua. Nel III secolo l'imperatore Settimio Severo riuscì a promuoverne l'uso. Nell' VIII e IX secolo l'arte di produrre sapone si sviluppò in Francia sotto Carlo Magno ed in Spagna. Marsiglia fu un centro importante. Tuttavia il sapone era un articolo di lusso, utilizzato per regali altolocati. La regina Elisabetta I si diceva facesse il bagno una volta al mese, che ne avesse bisogno o meno. Nel XVIII secolo la manifattura del sapone era molto diffusa. La limitazione era nella soda caustica che non era facilmente disponibile, mentre il grasso animale sì. Quindi dalle ceneri di legno si otteneva carbonato di potassio che non è molto efficace né rapido; si cominciò a rafforzare la soluzione con calce ottenendo idrossido di potassio e carbonato di calcio. Le foreste furono salvate dal processo Leblanc per la produzione di carbonato di sodio.
Il primo detergente sintetico fu un olio di ricino solfato usato nell' industria tessile dal 1834. La prima formulazione sintetica risale al 1907 (Henkel GmbH). Il prodotto conteneva percarbonato di sodio, silicato e carbonato di sodio e si chiamava Persil. L'azione sbiancante del carbonato riduceva il tempo di strofinio e il silicato serviva per sospendere lo sporco ed evitare che si ridepositasse.
Il primo detergente anionico sintetico fu prodotto negli anni '30 dalla Shell solfonando olefine derivanti dal petrolio e si chiamava Teepol Dopo la guerra la disponibilità di idrocarburi a basso costo rese attraente l'idea di un detergente di sintesi. La modifica più semplice per eliminare gli svantaggi del gruppo carbossilato fu quella di trasformarlo in un gruppo solfonico. Il propilene era un sottoprodotto molto economico dell'industria del petrolio, così fu scelto come base per ottenere composti a catena lunga, su catalizzatore acido. Il tetramero del propilene è tuttavia una miscela di composti ramificati con il doppio legame in posizione casuale. La solfonazione non era così semplice come con un'olefina terminale e la soluzione più semplice fu quella di alchilare il benzene con questo intermedio e solfonare l'anello. Questo tensioattivo fu la base per i detergenti degli anni '50 e '60. Il problema di questi tensioattivi era che non essendo biodegradabili cominciarono a dare problemi ambientali. In seguito i gruppi aromatici furono sostituiti (totalmente o parzialmente) con gruppi alifatici lineari, meno dannosi per l'ambiente naturale.
[modifica] Classi di tensioattivi
[modifica] Tensioattivi anionici
In genere sono sali costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio, terminanti con un gruppo carbossilato o solfonato. Ad esempio numerosi saponi, il sodio lauril solfato (SLS), il lauril etossi solfato (LES), numerosi acidi alchil-benzen-solfonici.
Nelle determinazioni analitiche i tensioattivi anionici sono generalmente indicati con l'acronimo MBAS (Methylen Blue Active Subtances). In Italia, per le metodiche di analisi sulle acque reflue si fa riferimento alle metodiche dell'Istituto di Ricerca Sulle Acque (IRSA), Consiglio Nazionale delle Ricerche.
Hanno un buon potere detergente ma basso potere microbicida.
[modifica] Tensioattivi cationici
Sono sali di cui è importante la parte positiva, costituita da lunghe catene di atomi di carbonio terminanti con un gruppo ammonico quaternario. Per esempio il BAC (benzalconio cloruro) è uno dei più utilizzati nei detergenti, avendo anche proprietà germicide. Altro esempio è il bromuro di cetil-trimetilammonio (CTAB) o bromuro di esadeciltrimetilammonio.
Hanno un buon potere disinfettante ma basso potere detergente.
[modifica] Tensioattivi nonionici
Sono alcoli a lunga catena, come i derivati poliossietilenici degli acidi grassi o gli APG (alchil-poli-glucosidi).
Nelle determinazioni analitiche i tensioattivi non ionici sono generalmente indicati con l'acronimo BiAS (Bismute Active Subtances). In Italia, per le metodiche di analisi sulle acque reflue si fa riferimento alle metodiche dell'Istituto di Ricerca Sulle Acque (IRSA), Consiglio Nazionale delle Ricerche. Il Triton X-100 è utilizzato come riferimento e standard per la titolazione.
[modifica] Tensioattivi anfoteri
I tensioattivi anfoteri sono zwitterioni e si comportano, a seconda dell'acidità della soluzione, da acidi o basi. Un esempio è la dodecil-betaina.
[modifica] Applicazioni
I tensioattivi trovano numerose applicazioni, per esempio:
