Meccanismi di azione - Dipartimento di Chimica

Meccanismi di azioneAbbiamo già detto che le molecole dei tensioattivi sono caratterizzate dalpossedere una parte idrofila (o "testa"), che può essere anionica, cationica,zwitterionica o neutra, e una parte idrofoba (o "coda"), che di solito è unacatena idrocarburica, lineare o ramificata, con o senza insaturazioni, condiversi atomi di carbonio. Per le loro proprietà di solubilizzazione questesostanze vengono indicate col termine anfifili. I tensioattivi, per effettodell'abbassamento della tensione superficiale che inducono, conferiscono allesoluzioni particolari proprietà, che trovano importanti applicazioni pratiche etecnologiche.Potere schiumogeno: le molecole di tensioattivo tendono ad accumularsi allasuperficie del liquido, con la parte polare rivolta verso l'interno, e la parteidrocarburica (idrofoba) rivolta verso l'esterno: questo determina unabbassamento della tensione superficiale, in quanto le forze intermolecolariagenti tra le catene idrocarburiche sono più deboli rispetto a quelle tra lemolecole d'acqua. Di conseguenza, diminuisce latendenza a contrarsi della superficie (la tensionesuperficiale), per cui risulta facilitata la formazione dischiuma, che consiste appunto in un aumento, permezzo dell'agitazione meccanica, della superficielibera del liquido, che può così inglobare quantitànotevoli di aria sotto forma di bolle. Le bolle di gasvengono a galla per spinta idrostatica e si dissolvonolentamente a contatto con l'ambiente gassosoesterno. Esse concorrono alla detergenza inglobandola lordura, ma un eccessivo schiumaggio provoca inconvenienti facilmenteverificabili.Potere bagnante: se un solido è sospeso in forma finemente suddivisa in unliquido, a causa della diminuita tensione superficiale γ l (interfaccia liquidoaeriforme),diminuiscono le forze di coesione tra le molecole di liquido(L coesione = 2γ l ) per cui il lavoro di adesione può uguagliare (o superare) il lavorodi coesione. Si ha:L ades. = (L coes. /2) · (1+cos θ) dove θ è l'angolodi contatto, ovvero l'angolo formato tra ladirezione delle forze agenti alle superfici diseparazione liquido-aeriforme e solidoliquido;il che corrisponde ad un angoloθ = 0, cioè il liquido bagna completamente ilsolido.

Potere emulsionante: i tensioattivi favoriscono la formazione di emulsioni(una emulsione è la finissima dispersione di un liquido in un altro, nel quale èinsolubile; ad es. acqua-olio), in quanto, abbassando la tensione interfaccialetra i due liquidi, permettono che si estenda la superficie di contatto fra le duefasi, con formazione di un gran numero di goccioline di uno dei due liquididisperse nell'altro.Potere detergente: è un fenomeno strettamente collegato ai precedenti. Ladetergenza è quell'operazione mediante la quale viene allontanato dai tessuti(o dalla superficie di altri materiali), lo sporco che vi si accumula soprattutto acausa di un velo di grasso che aderisce fortemente sulla parte da pulire. Ilmeccanismo della detergenza è piuttosto complesso in quanto ad essoconcorrono diversi fattori, e precisamente: l'azione meccanica, l'azione dellatemperatura e l'azione del detergente. L'azione del detergente è dovutaall'abbassamento della tensione interfacciale tra i due liquidi (l'acqua dilavaggio e il grasso aderente sul tessuto) e di quella tra l'acqua di lavaggio e lasuperficie da pulire: questo determina una modifica dell'angolo di contattograsso-solido, per diminuzione delle forze di adesione tra le due fasi; quandol'angolo diventa maggiore di 90°, è possibile il distacco delle particelle di untodalla superficie. La spiegazione di tale effetto risiede nella particolare azionedel tensioattivo, che si dispone con la parte idrofoba nell'untume, in cui èsolubile la catena idrocarburica, e con il gruppo idrofilo nella fase acquosa: inquesto modo diventa possibile distaccare dalla superficie dell'oggetto dadetergere il sudiciume grasso che, intrappolato nelle micelle, rimane dispersonell'acqua di lavaggio, e infine allontanato per azione meccanica.L'azione favorevole della temperatura sul meccanismo della detergenza puòessere spiegata se si tiene conto che la tensione superficiale dei liquididiminuisce con l'aumentare della temperatura.2