Surfactante
Los tensioactivos son compuestos que reducen la tensión superficial (o tensión interfacial) entre dos líquidos, entre un gas y un líquido, o entre un líquido y un sólido. Los tensioactivos pueden actuar como detergentes , agentes humectantes , emulsionantes , agentes espumantes o dispersantes . La palabra "surfactante" es una mezcla de agente activo de superficie , [ 1 ] acuñada c . 1950 _ [2]
Los agentes que aumentan la tensión superficial son "superficie activa" en el sentido literal, pero no se denominan tensioactivos ya que su efecto es opuesto al significado común. Un ejemplo común de aumento de la tensión superficial es la salinización : al agregar una sal inorgánica a una solución acuosa de una sustancia débilmente polar, la sustancia precipitará. La sustancia en sí misma puede ser un tensioactivo: esta es una de las razones por las que muchos tensioactivos son ineficaces en el agua de mar.
Los tensioactivos suelen ser compuestos orgánicos que son anfifílicos , lo que significa que contienen grupos hidrofóbicos (sus colas ) y grupos hidrofílicos (sus cabezas ). [3] Por lo tanto, un surfactante contiene un componente insoluble en agua (o soluble en aceite) y un componente soluble en agua. Los surfactantes se difundirán en el agua y se adsorberán en las interfasesentre el aire y el agua o en la interfaz entre el aceite y el agua, en el caso de que el agua se mezcle con el aceite. El grupo hidrofóbico insoluble en agua puede extenderse fuera de la fase de agua a granel, hacia el aire o hacia la fase de aceite, mientras que el grupo de cabeza soluble en agua permanece en la fase de agua.
La producción mundial de tensioactivos se estima en 15 millones de toneladas al año, de las cuales aproximadamente la mitad son jabones . Otros tensioactivos producidos a gran escala son los sulfonatos de alquilbenceno lineales (1,7 millones de toneladas/año), los sulfonatos de lignina (600 000 toneladas/año), los etoxilatos de alcohol graso (700 000 toneladas/año) y los etoxilatos de alquilfenol (500 000 toneladas/año). [4]
En la fase acuosa a granel, los tensioactivos forman agregados, como micelas , donde las colas hidrofóbicas forman el núcleo del agregado y las cabezas hidrofílicas están en contacto con el líquido circundante. También se pueden formar otros tipos de agregados, como micelas esféricas o cilíndricas o bicapas lipídicas . La forma de los agregados depende de la estructura química de los tensioactivos, es decir, del equilibrio de tamaño entre la cabeza hidrófila y la cola hidrófoba. Una medida de esto es el balance hidrofílico-lipofílico (HLB). Los surfactantes reducen la tensión superficial del agua al adsorberse en la interfase líquido-aire. La relación que vincula la tensión superficial y el exceso superficial se conoce comoisoterma de Gibbs .
La dinámica de la adsorción de tensioactivos es de gran importancia para aplicaciones prácticas, como en procesos de formación de espuma, emulsificación o recubrimiento, donde se generan rápidamente burbujas o gotas y es necesario estabilizarlas. La dinámica de absorción depende del coeficiente de difusión del tensioactivo. A medida que se crea la interfase, la adsorción está limitada por la difusión del tensioactivo a la interfase. En algunos casos, puede existir una barrera energética a la adsorción o desorción del tensioactivo. Si tal barrera limita la tasa de adsorción, se dice que la dinámica está 'cinéticamente limitada'. Tales barreras de energía pueden deberse a repulsiones estéricas o electrostáticas . La reología de la superficie de las capas de tensioactivo, incluidas la elasticidad y la viscosidad de la capa, juegan un papel importante en la estabilidad de las espumas y emulsiones.
