Un tensioactivo o agente tensioactivo ( tensioactivo en inglés) es un compuesto que modifica la tensión superficial entre dos superficies. Los tensioactivos son moléculas anfifílicas , es decir que tienen dos partes de diferente polaridad , una lipofílica (que retiene la grasa) es no polar, la otra hidrofílica ( miscible en agua ) es polar.
Permiten así disolver dos fases inmiscibles, interactuando con la apolar (es decir lipófila y por tanto hidrófoba ), a través de su parte hidrófoba; mientras que con la otra fase que es polar, interactuará a través de su parte hidrofílica.
En Canadá en particular, también se habla de surfactante , transposición de la palabra inglesa surfactant que es la compresión de " active surface agent " (surfactante activo). A veces también encontramos el término tensioactivo .
Las propiedades de los tensioactivos se deben a su estructura anfifílica . Esta estructura les da una afinidad particular por las interfaces de tipo aceite / agua y agua / aceite y, por lo tanto, del mismo modo, les da la capacidad de reducir la energía libre de estas interfaces. Este fenómeno es la base de la estabilización de sistemas dispersos.
Como agentes emulsionantes o estabilizantes, su acción se puede detallar en tres puntos:
Un tensioactivo es un cuerpo que, incluso cuando se usa en pequeñas cantidades, cambia significativamente la tensión superficial , en particular la del agua. Por tanto, con la excepción de las sales o bases inorgánicas (excepto el amoniaco ), la mayoría de los tensioactivos reducen la tensión superficial del agua. Sin embargo, para conocer su carácter predominantemente hidrófilo o hidrófobo, se puede razonar sobre el valor de su HLB ( Equilibrio hidrófilo-lipófilo ), que estima numéricamente este equilibrio entre parte lipófila y parte hidrófila.
Estas propiedades aumentan la toxicidad inherente de muchos tensioactivos, especialmente cuando se encuentran en la piel (que luego hacen más penetrables por muchos tóxicos), en el agua o en la interfaz aire-agua ( posiblemente biofilm ) donde se producen varios casos de ecotoxicidad. En solución, los tensioactivos se colocan preferiblemente sobre la superficie del solvente, luego cuando su concentración aumenta, adoptan configuraciones espaciales particulares llamadas micelas .
Algunos tensioactivos son irritantes e incluso tóxicos. Los tensioactivos no iónicos no son muy irritantes, por otro lado, se sospecha que interfieren con el sistema hormonal (disruptores endocrinos).
A los tensioactivos a veces se les cambia el nombre de acuerdo con la función que realizan.
Los tensioactivos son compuestos anfifílicos que tienen ambas fracciones:
Un detergente (o tensioactivo, detergente, tensioactivo) es un compuesto químico, generalmente derivado del petróleo, con propiedades tensioactivas , que lo hace capaz de eliminar la suciedad de un soporte sólido. El desbridamiento es un elemento de higiene importante ya que elimina gran parte de las bacterias presentes en las superficies limpiadas, particularmente la piel, utensilios utilizados en la preparación y consumo de los alimentos. El poder detersivo de los tensioactivos se deriva esencialmente de su poder solubilizante.
Los detergentes suelen tener un HLB entre 13 y 15.
A muy baja concentración, los tensioactivos pueden formar verdaderas soluciones en una fase acuosa. Cuando su concentración excede un valor particular (la concentración micelar crítica ), las moléculas del surfactante se unen en agregados llamados micelas. Esta agrupación se hace para que su polo hidrófilo sea el único en contacto con las moléculas de agua. De esta forma, algunos tensioactivos son capaces de "disolver" sustancias que normalmente son insolubles en el disolvente utilizado. La sustancia insoluble es absorbida por las micelas y allí se inserta.
Los agentes solubilizantes suelen tener un HLB entre 18 y 20.
La formación de espuma, la dispersión de un gran volumen de gas en un pequeño volumen de líquido, requiere la presencia de tensioactivos que se adsorben en la interfaz agua-aire.
Los agentes espumantes suelen tener un HLB entre 3 y 8.
La humectación de un sólido por un líquido corresponde al esparcimiento del líquido sobre el sólido. Al disminuir la tensión superficial sólido-líquido, los agentes humectantes permiten una mayor dispersión del líquido. Este poder humectante participa en la suspensión de partículas sólidas en un líquido en el que son insolubles, expulsando la capa de aire adherida a las partículas que dificulta la dispersión en la fase líquida.
Los agentes humectantes suelen tener un HLB entre 6 y 8.
Los agentes dispersantes permiten fijar las partículas hidrófobas contenidas en una solución hidrófila, tal como agua, lo que permite crear una dispersión , es decir, una solución acuosa que contiene partículas en suspensión. Estos agentes evitan la floculación de las partículas, es decir, su agrupación en partes más grandes, que luego podrían asentarse fácilmente en el fondo de la solución.
Un emulsionante facilita la formación de una emulsión entre dos líquidos inmiscibles (por ejemplo, agua y aceite). En una emulsión, el primer líquido (llamado fase discontinua) se dispersa en el segundo líquido (llamado fase continua) en forma de pequeñas gotas. La función del tensioactivo es reducir la tensión superficial entre las dos fases líquidas, formando una película alrededor de las gotas dispersas.
Para una emulsión W / O, mejor use un surfactante cuyo HLB sea menor que 6. Para una emulsión O / W, use un surfactante cuyo HLB sea mayor que 10.
Ciertos tensioactivos (principalmente sales de amonio cuaternario ) también se utilizan por su poder bacteriostático o bactericida en formulaciones farmacéuticas o cosméticas. En dosis bajas, el catión de la sal de amonio cuaternario se une a los grupos terminales ácidos u otros aniones de la pared bacteriana , interrumpiendo las funciones respiratorias y reproductivas de las bacterias . En dosis más altas, se observa incluso la destrucción completa de la membrana bacteriana (pero estas dosis son generalmente tóxicas para los humanos).
Hay cuatro tipos de compuestos tensioactivos orgánicos, agrupados según la naturaleza de la parte hidrófila:
Los tensioactivos aniónicos liberan una carga negativa (anión) en solución acuosa. Tienen un equilibrio hidrófilo / lipófilo (HLB) relativamente alto (8 a 18) porque tienen una tendencia hidrófila más pronunciada. Orientan la emulsión en la dirección O / W, aceite / agua (si HLB> 18, entonces detergente).
Entre este tipo de tensioactivos, se pueden citar los jabones , que son sales de ácidos grasos, de fórmula general RCOOM (R = cadena larga de hidrocarburos, M = un metal, un álcali o una base orgánica). Dependiendo de la naturaleza del grupo M, existen jabones alcalinos (jabones Na + , K + , NH 4 + ), jabones metálicos (especialmente calcio) y jabones orgánicos (jabón de trietanolamina por ejemplo, incluido estearato de trietanolamina). También hay sulfatados derivados (por ejemplo, sulfato de sodio Laureth , lauril sulfato de sodio y lauril sulfato de trietanolamina ), ampliamente utilizado como emulsionantes o agentes espumantes, y derivados sulfonados (por ejemplo, sodio dioctylsufosuccinate) a menudo caracterizadas por una alta humectabilidad. También están los lipoaminoácidos, que tienen una gran similitud con los lipoaminoácidos presentes en la epidermis , lo que los convierte en tensioactivos "fisiológicos", utilizados en cremas, dentífricos, lociones capilares.
No son compatibles con tensioactivos catiónicos.
Los tensioactivos catiónicos liberan una carga positiva (catión) en solución acuosa. Estos son generalmente productos nitrogenados (con un átomo de nitrógeno cargado positivamente). Se pueden citar en particular las sales de amonio cuaternario: sales de alquiltrimetilamonio (bromuro de alquiltrimetilamonio), sales de alquilbencildimetilamonio (ejemplo: cloruro de benzalconio). Tienen propiedades bacteriostáticas y emulsionantes. Tienen afinidad con la queratina de la piel o del cabello, porque está cargada negativamente; se combinan con él para formar una película suave.
Se utilizan en acondicionadores, anticaspa, ciertas tinturas, desodorantes. Es el producto activo de suavizantes de telas en hojas y líquidos (Bounce, Fleecy, etc. ). Se adsorben en la superficie de los tejidos, cargándolos negativamente, reduciendo las fuerzas electrostáticas presentes y, por tanto, la electricidad estática presente. Hacen que los tejidos sean más flexibles. Son irritantes para la mucosa ocular.
No son compatibles con tensioactivos aniónicos.
Los tensioactivos anfóteros contienen grupos tanto ácidos como básicos. En consecuencia, dependiendo del pH del medio en el que se encuentren, liberan un ión positivo o un ión negativo:
Los tensioactivos anfóteros tienen un alto HLB.
Existen diferentes clases químicas de tensioactivos anfóteros. Podemos mencionar en particular:
Son compatibles con otros tensioactivos.
Su molécula no tiene carga neta (no se ioniza en agua). Se pueden clasificar según la naturaleza del enlace entre las partes hidrófila e hidrófoba de la molécula.
Los tensioactivos no iónicos son generalmente compatibles con otros tensioactivos.
Tensioactivos ligados a éster (R-CO-O-R ')Se pueden citar los ésteres de glicol (ejemplo: estearato de etilenglicol), ésteres de glicerol (ejemplo: estearato de glicerol, utilizado como emulsionante), ésteres de polioxietilenglicol (obtenidos por la acción del óxido de etileno con un ácido graso o una mezcla de ácidos grasos). ácidos), ésteres de sorbitán , pero especialmente ésteres de polioxietilensorbitán, más comúnmente llamados "Tweens" (nombre comercial) o polisorbatos .
Un tensioactivo no iónico conocido que se utiliza con mucha frecuencia en química y biología es Tween ( Tween 20, 60, 80, etc. ) o éster de sorbitán , pero también se utilizan ésteres de sacarosa. Estos miembros de la familia de los ésteres de azúcar consisten en un grupo osídico hidrófilo y una cadena grasa hidrófoba . Los ésteres de azúcar tienen varias ventajas como tensioactivos:
Ejemplo: éteres de alcoholes grasos y de polioxietilenglicol, utilizados como emulsionantes.
Los tensioactivos enlazan amida (R-CO-NH-R ')Ejemplo: Comperlan, que tiene propiedades espumantes, emulsionantes, detergentes y espesantes.
Ciertas plantas carnívoras con trampa pasiva del tipo "urna", como Heliamphora nutans o Cephalotus follicularis, producen y liberan proteínas tensioactivas en el néctar de la urna para que los insectos atrapados se hundan hasta el fondo de la urna. Al poner huevos, se capturan las hembras de mosquitos que tienen que aterrizar en la superficie del agua usando sus patas con escamas. Así, los insectos de la subclase de Pterigotos (insectos voladores) también son presa de plantas carnívoras con trampas pasivas.