Propriedades de sabões e detergentes

Tensoativos

Tanto sabões como detergentes pertencem a um mesmo grupo de substâncias químicas: os tensoativos. Tensoativos são substâncias capazes de reduzir a tensão superficial de um líquido devido à realização de interações intermoleculares entre as moléculas do líquido e as do tensoativo. Entretanto, essas interações são de natureza diferente quando comparadas às interações das moléculas do liquido umas com as outras.

Visto a natureza das propriedades químicas dos tensoativos, é importante a introdução de conceitos essenciais para se obter uma visão geral do que são tensoativos.

Polaridade

A polaridade de uma molécula depende se suas ligações químicas se são polares ou não. A polaridade de uma ligação é maior ou menor, dependendo da eletronegatividade dos átomos envolvidos (DALTIN 2011). Esta propriedade está diretamente ligada com a miscibilidade de substancias, como por exemplo se tentarmos misturar água e um hidrocarboneto:

Para que uma molécula de um hidrocarboneto possa se misturar, ela deve vencer as forças de atração entre as moléculas de água. Essas forças seriam substituídas por forças muito menores, já que o hidrocarboneto não apresenta polaridade diferentemente da água que é polar. Essa substituição de forças de grande magnitude por forças de atração menores não é espontânea, e mesmo quando agitadas as moléculas de água tendem a se reorganizar devido a estabilidade gerada pela polaridade, não permitindo que os hidrocarbonetos se misturem.

A partir disso, temos que substâncias polares dissolvem ou se misturam somente em substâncias polares, e que substâncias apolares dissolvem ou se misturam somente em substâncias apolares (DALTIN 2011).

Tensão superficial

Ainda utilizando a água como exemplo, sabemos que cada uma de suas moléculas sofre forte atração pelas moléculas vizinhas. De acordo com Daltin (2011), cada molécula de água tem um número de moléculas vizinhas que a atraem, mas a soma vetorial das forças de atração tem uma resultante nula, já que há vizinhas por todos os lados. No entanto, isso não ocorre com as moléculas de água que estão na superfície.

As moléculas de água localizadas na superfície sofrem a atração das moléculas abaixo delas, mas não têm moléculas de água acima delas. Isto faz com que as moléculas da superfície estejam “desbalanceadas”, ou seja, com uma força resultante de atração perpendicular à superfície e voltada para dentro do líquido. Esta força está permanentemente puxando as moléculas de água da superfície para dentro do líquido.

 Se o volume de líquido é grande, o número de moléculas na superfície do líquido é muito pequeno em relação ao total de moléculas. Com isso, em volumes maiores de líquidos a tensão superficial pouco influencia no seu comportamento, pois nessa proporção, a tensão superficial quase não é sentida como propriedade do líquido. Em contrapartida, para volumes pequenos, como o de uma gota, a tensão superficial é uma característica físico-química de grande importância. Uma das características mais importantes da tensão superficial em gotas de líquido é que essa propriedade é que determina o tamanho da própria gota.

Molhabilidade

Como é descrito por Lévy (1993) o termo molhabilidade é utilizado para descrever o quanto uma gota de um líquido se espalha sobre uma superfície, molhando-a. Compostos de elevada tensão superficial tendem a se comportar como gotas esféricas sobre uma superfície, molhando-a pouco, já que as moléculas apresentam forte atração entre si e tendem a se manter juntas. Quando a tensão superficial é menor, o líquido se espalha mais sobre a superfície, adquirindo um formato definido como lente.

O alto valor de tensão superficial da água por exemplo, faz com que água forme gotas na superfície do vidro de uma vidraça após a chuva que, com o tempo, secam e provocam manchas nos vidros. Já o álcool etílico apresenta tensão superficial muito menor que a da água, tendo menos tendência para formação de gotas sobre a superfície do vidro que a água.

Tensoativos

Tensoativos são substâncias naturais ou sintéticas, que possuem em sua estrutura uma parte lipofílica (ou hidrofóbica), solúvel em óleos e hidrocarbonetos, e uma parte hidrofílica, solúvel em água. Estas parcelas de molécula são responsáveis pela adsorção de moléculas tensoativas nas interfaces líquido-líquido, líquido-gás ou sólido-líquido de um dado sistema (HUNTER, 1992). A Figura 1 mostra a representação esquemática de um tensoativo.

Figura 1: Partes de uma molécula tenso ativa.[pic 1]

Fonte: Tensoativos: Química, propriedades e aplicações. 2011, p 11.

Devido às suas estruturas e propriedades, substâncias tensoativas em presença de água e óleo, interagem com as duas interfaces simultaneamente orientando-se de maneira que o grupo polar fique voltado para a fase aquosa e o grupo apolar para a fase oleosa, formando um filme molecular ordenado nas interfaces, e com isso reduz as tensões interfacial e superficial (COLLOIDS AND SURFACES A, 2001). A estabilidade deste filme depende da natureza dos grupos hidrofílico e lipofílico do tensoativo como demonstrado na Figura 2.

Figura 2: Representação de dois tipos de micelas.

[pic 2]

Fonte: Rev. Univ. Rural. Sér. Ci. Exatas e da Terra, 2006, p 74.

O grupo lipofílico de tensoativos responsável pela solubilidade em óleo, é geralmente formado por cadeias hidrocarbônicas lineares ou ramificadas, contendo ou não, grupos aromáticos (HUNTER, 1992). Já o grupo hidrofílico, que apresenta características polares e por isso é determinante da solubilidade do tensoativo em água, podendo assim ser iônico ou não-iônico. A grande afinidade desta parte da molécula pela água permite solubilizar um grupo hidrofóbico como o óleo, que normalmente seria insolúvel em água. Em decorrência destes aspectos físico-químicos os tensoativos representam uma classe de compostos de uso amplamente versátil assim como emulsificantes, lubrificantes, agentes farmacêuticos, cosméticos, sabões e detergentes.

É importante citar que o principal componente dos detergentes é o ácido com longa cadeia carbônica e com extremidade polar, o ácido graxo. Além dele, existem substâncias nos detergentes que melhoram seu poder de limpeza. Os efeitos de algumas dessas substâncias podem ser vistos a olho nu, como é o caso dos agentes modificadores de espuma. (COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS, 2003.)

Classificação dos Tensoativos

De acordo a revista Colloid and Interface Science (2003) Tensoativos podem ser classificados em iônicos (aniônicos e catiônicos), não-iônicos ou zwiteriônicos, como especificado abaixo: