Tensioattivi e tensioattività

La Tensioattività e i
Tensioattivi

Interfaccia
Interfacies: superficie di separazione fra due o più fasi a contatto tra loro
LIQUIDO/GAS
LIQUIDO/LIQUIDO
LIQUIDO/SOLIDO
SOLIDO/GAS
Schiume liquido/gas
Emulsioni liquido/liquido
Detersione liquido/liquido e solido/liquido

Forze Adesive – Forze coesive
Perché si crea l’interfacies?
Le molecole di una fase non si miscelano con le molecole dell’altra fase
FORZE ADESIVE:
Forze che si stabiliscono tra le molecole
di due fasi diverse
Un liquido che diffonde su un solido:
Una goccia di acqua su un vetro
La benzina sull’acqua
FORZE COESIVE:
Forze che si stabiliscono tra le molecole
di una stessa fase
Un liquido che forma gocce e non diffonde:
Olio di vaselina sull’acqua
Acqua sulla paraffina

Se forza coesiva > forza adesiva
Bagnabilità
Una goccia di un liquido che venga deposta su una superficie solida vi aderisce in modo
maggiore o minore a seconda della natura del liquido e di quella del solido.
a
a>90°
L’angolo di contatto di un liquido con un solido
èconsiderato come indice di bagnabilità
Una fase non bagna l’altra
(una goccia di mercurio sul vetro)

a
Se forza coesiva < forza adesiva
a

Tensione Superficiale
Una molecola di un liquido attira le molecole che la circondano ed
a sua volta è attratta da esse (equilibrio all’interno del liquido)
Per le molecole che si trovano
all'interno del liquido, la
risultante di queste forze è nulla
ed ognuna di esse si trova in
equilibrio rispetto alle altre.
Le molecole in superficie vengono attratte
dalle molecole sottostanti e da quelle
laterali, ma non verso l‘alto. La risultante
delle forze che agiscono sulle molecole di
superficie è una forza diretta verso
l'interno del liquido.

Tensione Superficiale
Forza diretta verso l'interno del liquido
Forza tangente alla superficie
La superficie di un liquido si comporta come una membrana elastica che avvolge
e comprime il liquido sottostante. La tensione superficiale esprime la forza con cui
le molecole superficiali si attirano l'un l'altra.
Grazie alla tensione superficiale si riesce a far
galleggiare un oggetto più pesante dell’acqua

Bagnabilità di un Solido
e Tensione Superficiale
• Un solido èbagnato da un liquido quando il liquido si distende
sulla superficie del solido, sposta l’aria e l’interfaccia ARIA-
SOLIDO viene sostituita dall’interfaccia SOLIDO-LIQUIDO
• L’entità dell’effetto bagnante varia a seconda che le molecole del
liquido e quello del solido superino o meno le forze coesive
intermolecolari del liquido
• Il potere bagnante di un liquido nei confronti di un solido è
espresso dall’angolo di contatto: se è minore di 90°, il liquido
bagna il solido;
• L’angolo di contatto dipende essenzialmente dalla tensione
superficiale della fase liquida.
• Se si riesce in qualche modo ad abbassare la tensione
superficiale della fase liquida, si riduce l’angolo di contatto.

Tensioattivi
Come fanno i saponi e i detersivi ad eliminare lo sporco?
Contengono molecole in grado di concentrarsi alle interfacce:
CODA IDROFOBA, lipofila costituita da
una catena idrocarburica (affinità per i
lipidi, rifugge l’acqua)
TESTA IDROFILA, polare
(affinità per i solventi polari come l’acqua)
Adatto equilibrio tra
proprietà lipofile ed idrofile:
se una delle due prevale il
composto diventa troppo
solubile in H 2 O o in olio per
poter esercitare attività
interfacciale.
Le sostanze che abbassano la tensione superficiale di un liquido sono
chiamate tensioattivi o surfattanti (dall'inglese: surface-active agents).

Tensioattivi e Acqua
Sciolte in H 2 O le molecole si dispongono alla
superficie con:
-la testa idrofila verso l’H 2 O;
-la coda idrofoba verso la superficie esterna.
Quando la superficie è completamente occupata, le molecole di tensioattivo si
associano fra di loro formando aggregati di dimensioni colloidali dette micelle.
La CMC è definita come la concentrazione micellare critica alla quale le micelle
cominciano a formarsi limite di solubilità del tensioattivo ad una determinata
temperatura

Funzione lavante e micellizzazione
ZONA DELLA CMC
Potere detergente
Tensione superficiale
Tensione interfacciale
Concentrazione tensioattivo
L’aumento della concentrazione del tensioattivo oltre la CMC non provoca vantaggi

Tensioattivi, Acqua e Sporco
Substrato
Quando incontrano sporcizia, queste molecole circondano le particelle e
vi inseriscono la loro coda. Le code, infatti, hanno affinità per i grassi. Le
teste idrofile attirano lo sporco verso l'acqua e contribuiscono insieme
con l'agitazione del liquido a staccarlo dal substrato. La corona di teste
idrofile veicola le particelle di sporco nell'acqua, dove finiscono in
sospensione per poi venire sciacquate via.

Trasferimento di Carica
acqua
substrato
+ + + - -
-------------------
+ + +
sporco
Il substrato dello sporco (la cheratina della pelle o dei capelli) in
contatto con l’acqua si carica negativamente, mentre lo sporco ha per lo
più carica positiva adesione
Le molecole di tensioattivo avvolgono le particelle grasse dando alle loro
superfici una carica elettrica uguale a quella del substrato repulsione
distacco della particella dal substrato
Questa azione è particolarmente incisiva nei tensidi anionici
-
-
-
-
-
-
-

Asportazione Meccanica e
Solubilizzazione
Quando lo sporco si è parzialmente separato dal substrato per azione del
tensioattivo, il distacco totale avviene o meccanicamente (agitazione
dell’acqua) o per solubilizzazione da parte della micella.
Formazione di schiuma e azione detergente non sono strettamente collegati:
Buon detergente che forma poca schiuma
Schiumogeni con limitata azione detergente
EFFETTO PSICOLOGICO

Proprietà dei Tensioattivi
SCHIUMOGENA Espressione dell’emulsione d’aria nella soluzione
Dipende dalla concentrazione del tensioattivo
MAGGIORE POTERE SCHIUMOGENO posseduto dai detergenti anionici:
v a catena corta C12-C14 schiuma larga e poco consistente
v catena medie e insature schiuma densa e consistente
Combinando opportunamente le miscele detergenti si possono variare a piaceimento le
caratteristiche della schiuma
IMBIBENTE Dipende dalla tensioattività del detersivo penetrazione della soluzione
lavante nello strato idro-lipidico della pelle
MAGGIORE POTERE IMBIBENTE dato da acidi grassi insaturi (oleico, linoleico)
DEFLOCCULANTE Quando lo sporco viene asportato dalle superfici ci contato, passa
nella soluzione lavante ed in essa deve rimanere sospeso o disperso per evitare che si
ridepositi sulla pelle.
POTERE FAVORITO da sequestranti del calcio e del magnesio (EDTA) che ostacolano la
formazione di flocculi insolubili e da catene alifatiche brevi (C7:C12) dei tensioattivi.

DISPERDENTE Verso i corpi grassi da detergere solubilizzazione all’interno di
micelle
MAGGIORE POTERE DISPERDENTE dato da catene grasse sature e lunghe (acido
stearico)
UMETTANTE capacità del detergente di bagnare la superficie con cui viene a
contatto. Un buon potere umettante efficacia lavante
MAGGIORE POTERE UMETTANTE dato da catene alifatiche sature di media
lunghezza (C13-C16)

Classificazione dei Tensioattivi
La parte lipofila ècostituita da una lunga catena -C-C-C-C-C-C-C-.
La parte idrofila ècostituita da gruppi ionizzabili e non ionizzabili.
-
+
- ANIONICI
+ CATIONICI
ANFOTERI
NON IONICI
CARBOSSILICA
SOLFONICA
SOLFATA
AMINICA
POLIOSSIETILIENICA

Efficacia Detergente
Nel campo della detersione i tensioattivi più efficaci sono quelli anionici
Si fissano allo sporco carico positivamente e sono respinti
dal substrato cutaneo o capillare carico negativamente
I tensioattivi cationi non sono adatti ad un’azione detergente (respinti dallo
sporco!)
Sono utili come condizionante dopo il lavaggio, perché richiamati dalla pelle o dai capelli
carichi negativamente (dopo-shampoo) I tensioattivi anionici (shampoo) in eccesso
producono carica elettrostatica in eccesso (capelli dopo lo shampoo), che può essere
annullata dall’applicazione successiva di tensioattivi cationici (doposhampoo), che si
fissano al capello col terminale ionico idrofilo e imprimono morbidezza e lucentezza col
terminale lipofilo che rimane all’esterno.
Più attenuata è l’azione di detergenti anfoteri e non ionici

Il Primo Tensioattivo
Il sapone: sale alcalino di acidi grassi
Tensioattivo con terminale carbossilico
R-COO - Na +

Tensioattivi Anionici
• Saponi modificati, sali alcalini di acidi grassi
R-COO - X +
dove X = sodio, potassio, ammonio, trietanolamina....
Si ottengono per idrolisi dei grassi e salificazione:
Glicerina
Trigliceride Sapone
Olio di cocco, palma, palmisto, sego, sugna, oli vegetali o animali

• Eterosaponi
R-O-(CH 2 -CH 2 -O) n -CH 2 -COO - X +
Rispetto ai saponi semplici non subiscono idrolisi alcalina
detergono la pelle senza alterare il pH
• Amido-saponi
R-CO-NH-(CH-R-CO-NH) n -COO - X +
Rispetto ai saponi semplici non idrolizzano e grazie alla catena polipeptidica
detergono la pelle in modo delicato senza irritare

• Sarcosinati
R-CO-N(CH3)-CH2-COO - X +
Sarcosine e sarcosinati sono ottimi detergenti, ben tollerati
(acidi grassi e aminoacidi)
Oltre che in shampoo e bagno schiuma sono usati come componente
schiumogena in dentifrici
• Acilglutamati
HOOC- CH2-CH2-CH(NHCOR)-COO - X +
Partendo dal glutamato sodico, si ottiene il detergente più fisiologico
esistente

• Alchilarilsolfonati
R
SO 3 Na
Molecola fortemente tensioattiva, usata in detersivi per stoviglie
Purtroppo anche a volte in bagno schiuma fa molta schiuma!!
• Alchilsolfati
R-O-SO 3 -Na
Hanno il terminale -OSO 3 meno aggressivo di –SO 3
Il principale prodotto è il laurilsolfato di sodio, presente in Farmacopea;
Usato sia come detergente (dentifrici) che come emulsionante

• Alchiletossisolfati
R-(O-CH 2 -CH 2 ) 2 -SO 3 -Na
Tensioattivi più utilizzati in assoluto in tutto il mondo, per shampoo e bagno
schiuma

Tensioattivi Anfoteri
Contengono entrambe le cariche
Maggiore affinità per la pelle
Più attenuato effetto detergente
Igiene delle mani delicate, dei capelli sottili e dei bambini, igiene intima
BETAINE
R-CONH(CH 2 ) 3 -N + (CH 3 ) 2 CH 2 COO -
IMIDAZOLINE
R
N
N +
CH 2COO
(CH 2 ) 2 OR'
-

o Non detergenti
o Diselettrizzanti
o Condizionanti
Tensioattivi Cationici
1) Sali di ammonio quaternario.
R
R
N R
R
+
X -
› disinfettanti, antimicrobici,
› emulsionanti;
› cheratino condizionanti:
fosfato alchiletossiammonio;
› deforforanti: fosfato di
alchiletossiammonio.
( alogeno, solfato, fosfato e
saccarinato)
2) Sali di piridinio quaternario;
3) Sali di isochinolinio quaternario;
4) Sali di imidazolinio quaternario.

Tensioattivi non Ionici
Considerati come AUSILIARI DI DETERGENZA:
• Migliorano l’atto lavante
• Accentuano effetto bagnante
• Sostengono la schiuma
• Solubilizzano più velocemente lo sporco
• Aumentano la tollerabilità della pelle verso il tensioattivo di base
Alchilolamidi
(viscosizzanti, solubilizzanti e sostenitrici di schiuma):
RCONH(CH 2 ) 3 N
CH 2 CH 2 OH
CH 2 CH 2 OH

Ossidi di amina
(sostenitrici di schiuma, bagnanti e detergenti):
RCONH(CH 2 ) 3 N
Ausiliari migliorativi
CH 3
CH 3
·O
(potere detergente, schiumogeno e tollerabilità):
†esteri del saccarosio;
† esteri del glucosio: laurato di saccarosio.
† sorbitan monolaurato,
† ottilenonilfenolietossilati;
† gliceril monolaurato;
† olio di ricino.
solubilizzanti

Tensioliti
Tensioliti Fluidi: sistemi detergenti con densità tale da essere scorrevoli sotto la
forza di gravità. Sono in genere confezionati in flaconi.
Tensioliti Semifluidi: sistemi detergenti con aspetto e consistenza cremosa. Sono
in genere confezionati in tubi o vasetti.
Tensioliti Solidi: sono i classici saponi
§ Shampoo
§ Shampoo doccia e bagno doccia
§ Olio da bagno
§ Detergenti viso-mani
§ Deterganti intimi
§ Pediluvi schiumogeni
§ Prodotti per rasatura

Shampoo
Forme scorrevoli limpide, perlacee, opache con un contenuto medio in
tensioattivi puri (SAL: Sostanza Attiva Lavante) che può variare dal 5 al 15%
Tensioattivo Primario:
costituito in genere da sodio
lurilsolfato o alchilsolfati analoghi
Agenti condizionanti e/o
sostantivanti
INGREDIENTI
Sostanze funzionali specifiche
a seconda del tipo di problema
capillare
Profumo, conservanti,
eventuale colorante
Tensioattivo migliorativo:
per attenuare l’aggressività del
tenside primario
Fattore di Consistenza: per
ottenere la densità desiderata
Per trasformare il sistema da limpido ad opaco etilenglicostearato, stearamido MEA
stearato o per un aspetto lattescente si utilizzano emulsioni

Shampoo Famiglia
Esempi Formulativi
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Cocamide MEA
3 Profumo
4 Aqua, preservatives
5 NaCl
6 Colore
7 Cocamidopropyl Betaine (30%)
%
27
3,0
qb
qb 100
qb
qb
5,0

Shampoo Condizionante
1 Sodium Laureth Sulfate
2 PEG-60 Almond Glycerides
3 Cocamidopropylamide Oxide
4 Hydrolyzed Vegetable Protein
5 Profumo
6 Aqua, Preservatives
7 Lactic Acid
8 Cocamidopropyl Betaine (30%)
%
30,0
1,5
4,0
1,5
0,25
qb 100
qb a pH 5,5
10,0

Shampoo Uso Frequente
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Sodium Cocopolyglucose Tartrate
3 Profumo
4 Cocamidopropyl Betaine (30%)
5 Aqua
Shampoo Delicato Uso Frequente
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Sodium Cocoamphoacetate
3 Sodium Cocopolyglucose Tartrate
4 Sodium Cocopolyglucose Sulfosuccinate
5 Profumo
6 Aqua, Preservatives
7 Citric Acid
%
5,4
7,2
0,3
2,0
qb a 100
%
5,0
5,0
5,0
5,0
0,30
qb a 100
qb a pH 5,5

Shampoo Perlaceo
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Cocamide MEA
3 Sodium Lauryl Sulfate
4 Glycol Stearate
5 Aqua, Preservatives
6 Polyquaternium-39
7 Hydrolyzed Wheat Protein
Hydroxypropyl Polysiloxane
8 Profumo
9 Cocamidopropyl Betaine
%
5,0
4,0
3,0
4,0
qb 100
4,0
1,0
qb
3,0

Shampoo Doccia
§ A metà tra uno shampoo ed un bagnoschiuma sia come sostanza lavante
che come percentuale di profumo
§ Preparati limpidi, perlacei od opachi
§ Si possono aggiungere microgranuli per un effetto scrub
Shampodoccia
1 Aqua, preservatives
2 Acrylates/Vinylisodecanoate Crosspolymer
3 Sodium Hydroxide
4 Sodium Laureth Sulfate
5 Cocamidopropylamine
6 PEG-40 Hydrogenated Castor Oil
7 Profumo
qb a 100
1,0
3,0
20,0
5,0
0,6
0,30

Bagnodoccia
§ O bagnoschiuma
§ Miscele concentrate di tensioattivi aventi in media il doppio in sostanza
attiva lavante rispetto allo shampoo e una dose da 5 a 10 volte maggiore di
profumo
§ Limpidi, perlacei, opachi
§ Possono contenere microsfere per effetto scrub
Bagnodoccia
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Trideceth-2 Carboxamide MEA
3 Disodium Laureth Sulfosuccinate,
Sodium Lauryl Sulfoacetate
4 Sodium Cocoyl Glutamate
5 Potassium Cocoyl Hydrolized Soy Protein
6 Caprylyl/Capryl Glucoside
7 Profumo
8 Aqua, Preservatives
9 Cocamidopropyl Betaine
%
50,0
2,5
5,0
2,5
2,5
2,5
1,8
qb a 100
8,0

Bagnodoccia Perlaceo
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Trideceth-2 Carboxamide MEA
3 Disodium Laureth Sulfosuccinate,
Sodium Lauryl Sulfoacetate
4 Potassium Cocoyl Hydrolized Soy Protein,
Glyceryl Stearate
5 Caprylyl/Capryl Glucoside
6 Glycol Stearate, Sodium Laureth Sulfate
Cocamide MEA Laureth-10
7 Hydrolyzed Vegetable Protein
8 Profumo
9 Aqua, Preservatives
10 Sodium Chloride
%
50,0
2,0
3,0
2,5
2,5
7,5
2,5
1,9
qb a 100
0,90

Possono essere di vario tipo
Olio da Bagno
§ Iposchiumogeni: Contengono un tensioattivo esente da acqua sistema limpido
che aggiunto all’acqua del bagno produce modesta schiuma
§ Dispersibili: anidri. Aggiunti all’acqua del bagno formano un’emulsione lattea.
Non sono schiumogeni
§ Solubili: Miscela anidra di solubilizzanti e profumo anche aggiunta all’acqua la
miscela resta limpida. Non sono schiumogeni
§ Flottanti: sistema oleoso contenente un emulsionante poco idrofilo, comunque
sufficiente a far distendere l’olio in modo uniforme sulla superficie dell’acqua
§ Oleosi: olio di ricino e profumo. Non si distendono, non si disperdono, non si
sciolgono, non fanno schiuma

Olio da bagno iposchiumogeno
1 TIPA Laureth Sulfate Propylene Glycol
2 Ricinus communis (castor oil)
3 Olea europea (olive oil)
4 Tocopherol, Lecithin, Ascorbyl Palmitate,
Citric acid
5 Profumo
Olio dispersibile da bagno effetto latteo
1 Laureth 2- Benzoate
2 C 12-15 Alkyl Benzoate
3 Profumo
50,0
25,0
22,5
0,05
2,45
22,5
75,0
2,50

Olio solubile da bagno
1 Polysorbate 20
2 PEG-7 Glyceryl Cocoate
3 PEG-40 Hydrogenated Castor Oil
4 Profumo
Olio flottante da bagno
1 Dioctylcyclohexane
2 Cetearyl Octanoate
3 Laureth-2
4 Profumo
50,0
20,0
27,5
2,5
50,0
35,0
10,0
5,0

Detergenti Viso-Mani
§ Formula, aspetto e SAL simili a quelli degli shampoo
§ Soluzioni medio viscose limpide, perlacee o opache
§ Fluidi come l’acqua
§ Stanno sostituendo i detergenti solidi
Detergente viso-mani
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Sodium Cocopolyglucose Tartrate
3 Profumo
4 Glycerin
5 Aqua, Preservatives
6 Sodium Chloride
7 Cocamidopropyl Betaine (30%)
%
20
20
0,25
3,0
qb a 100
1,0
10,0

Detergenti Intimi
Soluzioni più o meno viscose, composte da miscele di tensioattivi delicati, presenti
in basse dosi, spesso privi di Sodio Lauretossisolfato e a pH acido (3-4)
Detergente Intimo
1 Sodium Cocoamphoacetate
2 Cocamidopropyl Betaine, Glyceryl Laurate
3 Lauryl Glucoside
4 Sodium Cocopolyglucose Tartrate
5 PEG.-120 Methil Glucose Dioleate
6 Profumo
7 Aqua, Preservatives
8 Citric Acid
%
10,0
10,0
5,0
10,0
2,0
0,25
qb a 100
0,25

Pediluvi
§ Alternativa ai tradizionali sali
§ Contengono sostanze deodoranti e corpi odorosi particolarmente freschi:
canfora, mentolo, eucaliptolo
Pediluvio schiumogeno
1 Sodium Laureth Sulfate
2 Sodium Laureth Sulfate, Cocamide MEA
3 Potassium Undecilenoyl Hydrolyzed Sot
Protein
4 Aqua, preservatives
5 Hydrolized Vegetable Protein
6 Profumo
7 Citric Acid
8 Cocamidopropyl Betaine
%
25,0
10,0
2,5
qb a 100
2,5
1,0
0,30
8,5

Pediluvio non schiumogeno
1 TIPA Laureth Sulfate, Propylene Glycol
2 PEG-7 Glyceryl Cocoate
3 PEG-40 Glyceryl Cocoate
4 Nonoxynol-9, PEG-4 Octanoate
5 Essential Oil
6 Eucalyptol
7 Camphor
8 Menthol
9 Menthyl Lactate
10 Aluminum Chlorohydrate
11 Methylpropanediol
12 PPG-20 Methyl Glucose Ether
13 Aqua, preservatives
%
30,0
10,0
10,0
10,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
4,0
10,0
5,0
qb a 100

Foot scrub detergente
1 Aqua, preservatives
2 Carbomer
3 Acrylates/Vinylisodecanoate Crosspolymer
4 Sodium Laureth Solfate
5 Profumo
6 Glycerin
7 Pumice or other microgranules
8 AMP
%
qb a 100
0,25
0,5
5,0
0,25
2,5
10,0
0,70