|
Detergenty to ogólna nazwa środków piorących, myjących
i czyszczących, których roztwory wodne lub emulsje ułatwiają
usuwanie zabrudzeń z powierzchni ciał stałych, np. tkanin, szkła,
ceramiki i metali. Są to środki powierzchniowo czynne, czyli związki
chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z dwóch elementów
o przeciwnym powinowactwie do wody — z części hydrofobowej (o małym
powinowactwie do wody) oraz części hydrofilowej (o dużym
powinowactwie do wody). Część hydrofobową stanowi najczęściej
alifatyczna lub alkiloaromatyczna grupa węglowodorowa zawierająca od
dziesięciu do dwudziestu dwóch atomów węgla, natomiast część
hydrofilową stanowi ugrupowanie o charakterze soli (np. –COONa, –SO3Na,
–N(CH3)3Cl) lub większa liczba polarnych grup
organicznych (np. –OH, –CH2–O–). Czasem w środkach
powierzchniowo czynnych występują wypełniacze, wybielacze chemiczne
i inne środki zwiększające aktywność składnika podstawowego.
Działanie detergentów polega na adsorbowaniu się na granicy faz,
czyli gromadzeniu się w wodzie cząsteczek tych substancji na
powierzchni zetknięcia roztworu z fazą gazową (powietrze), ciekłą
(np. olej) lub stałą (powierzchnia naczynia, tkaniny itp.). Obniża
to napięcie powierzchniowe na granicy faz lub zmienia ładunek
powierzchniowy i dzięki temu substancja powierzchniowo czynna
wykazuje właściwości emulgujące, myjące i piorące. Niektóre
detergenty wykazują działanie zmiękczająco – antyelektrostatyczne na
tkaniny. Podwyższona zwilżalność ułatwia oczyszczanie powierzchni.
Ze względu na charakter chemiczny grupy polarnej rozróżnia się:
Ø
Detergenty anionowe (np. alkaliczne sole kwasów
karboksylowych, sole estrów kwasu siarkowego i sole kwasów
sulfonowych),
Ø
Detergenty kationowe (aminy alifatyczne)
Ø
Detergenty niejonowe (produkty kondensacji alkoholi,
amin i kwasów tłuszczowych oraz alkilofenoli z tlenkiem etylenu)
Ø
Detergenty amfolityczne
Detergenty są
podstawowym składnikiem środków piorących. W odróżnieniu od
tradycyjnych mydeł detergenty zachowują skuteczność także w wodzie
twardej. Niektóre z nich znajdują zastosowanie jako herbicydy
(środki chwastobójcze) i insektycydy (środki owadobójcze).
Proszek do prania to mieszanina rozdrobnionych
substancji zawierająca: enzymy; związki powierzchniowo czynne (sulfoniany
alkilowe lub siarczany alkoholi); związki zmiękczające wodę np.
fosforany lub zeolity, które podczas prania wiążą jony wapniowe i
magnezowe; środki wybielające (podchloryny, związki nadtlenkowe, np.
nadborany oraz tetraacetyloetylenodiamin, który reaguje z
nadtlenkami dając organiczne nadkwasy). Zeolity są to minerały,
zwykle bezbarwne lub białe, czasem zabarwione na kremowo, różowo,
zielonkawo. Powstają głównie w wyniku procesów hydrotermalnych,
niekiedy tworzą się także w strefie wietrzenia. Często wypełniają
pustki wśród skał wulkanicznych (np. bazaltów, andezytów). Występują
także we współczesnych osadach oceanicznych. Szczególną cechą
zeolitów jest zdolność gromadzenia wody (tzw. woda zeolityczna) w
kanalikach struktury krystalicznej. Woda ta może być usunięta przez
podgrzewanie, a następnie ponownie pochłonięta lub zastąpiona przez
inne substancje. Ze względu na tę właściwość zeolity są powszechnie
wykorzystywane do oczyszczania wody, rozdzielania mieszanin różnych
substancji (sita molekularne), jako nośniki detergentów i
katalizatorów. Obecnie produkuje się znaczne ilości zeolitów
syntetycznych.
Mydła to związki organiczne, sole (najczęściej sodowe
i potasowe) wyższych kwasów karboksylowych zwanych kwasami
tłuszczowymi, najczęściej palmitynowego (C15H31COOH),
stearynowego (C17H35COOH) i oleinowego (C17H33COOH),
o wzorach ogólnych odpowiednio CnH2n+1COONa i
CnH2n-1COONa (gdzie n wynosi 11 - 17);
otrzymywane przez zmydlanie tłuszczów zwierzęcych (głównie łoju)
lub utwardzonych olejów roślinnych, często z dodatkiem oleju
kokosowego i kalafonii. Zmydlanie to hydroliza estrów w środowisku
zasadowym. Produktami zmydlania są sole kwasów organicznych oraz
alkohole. Działanie mydła. Mydło ułatwia zwilżanie tłuszczów
przez wodę, wytwarza się trwała emulsja tłuszczu w wodzie. Tarcie
podczas mycia oraz intensywne mieszanie podczas prania powoduje
wytwarzanie emulsji tłuszczu z wodą. Tworzy się przy tym piana,
która utrzymuje cząsteczki brudu na powierzchni, utrudniając
powtórne zetknięcie się z powierzchnią czyszczoną. Cząstka brudu
otaczana jest częścią hydrofobową skierowaną w stronę cząsteczki
brudu. Odrywając cząstkę brudu od powierzchni wody molekuły mydła
unoszą ją z pianą. Mydło jest pierwszą znaną substancją
powierzchniowo czynną. Należy do środków anionowoczynnych, jest
stosowane powszechnie do mycia, prania oraz do niektórych celów
technicznych. Osad z mydła w twardej wodzie tworzy się, ponieważ są
w niej rozpuszczone sole wapnia lub magnezu, które reagują z mydłem
sodowym lub potasowym...
2 C17H35COONa + CaCl2
à
Ca(C17H35COO)2 + 2 NaCl
...i powstają
nierozpuszczalne w wodzie mydła wapniowe lub magnezowe.
Mydła mają tym mniejszą skuteczność, im twardsza jest woda, dlatego
fakt ten wykorzystano do określania twardości. Służy do tego tak
zwany roztwór Clarka, czyli roztwór mydła potasowego w alkoholu
etylowym.
Odporność detergentów na biochemiczną degradację jest jedną z
przyczyn zanieczyszczenia rzek i zbiorników wodnych tymi związkami.
|