Prácticos de Química: Jabones y detergentes II

Acción emulsionante

El Jabón y el Detergente están compuestos por moléculas que poseen una parte hidrofílica que es atraída por las moléculas de agua al mismo tiempo que repelen las moléculas de hidrocarburos, aceites y grasas, y la otra parte hidrofóbica que es repelida por el agua pero es atraída por las moléculas del mismo tipo que repelen el agua. A medida de que se agregan el jabon o el detergente se forman micelas en donde la porción hidrocarbonada se sitúa en el interior para protegerse de las repulsiones de las moléculas de agua, a la vez que las cabezas hidrofílicas forman la superficie de la micela, quedando expuestas a las fuertes interacciones de las moléculas de agua, las cargas negativas de la superficie son las responsables de las repulsiones que están experimentan entre sí. Al ponerse en contacto con el aceite, las micelas se rompen, y las porciones hidrofóbicas de las moléculas de jabon o detergente que ocupaban el interior de las micelas se entremezclan con las moléculas compatibles del aceite mientras que la parte hidrolifila permanece en contacto con el agua mediante la agitación adecuada las micelas se vuelven a formar encapsulando el aceite, formando así una emulsión. Al trabajar con el jabón estas micelas desaparecen ya que la parte hidrosoluble del jabón se disolvió en el agua mientras que la parte liposoluble del jabón se disolvió en el aceite, mientras que por su parte el detergente necesitan del lavado para eliminar la emulsion.

Efecto ion calcio

Hasta 1970 un detergente típico de lavandería de gran potencia contenía 50% de tripolifosfato de sodio (fosfato) y sólo un 18% de las (Dickson, 1980), que como se mencionó anteriormente es el las el que tiene la acción detergente, desde entonces algunos fabricantes han reducido el porcentaje de fosfatos. El aditivo de fosfato (tripolifosfato de sodio) se le conoce como formador, estos formadores tienen tres funciones básicas: primero, actuando como bases, hacen que el agua de lavado sea básica ésto es, un pH alto necesario para la acción del detergente; en segundo lugar, los fosfatos reaccionan con los iones del agua dura, como los iones calcio y magnesio, en tal forma que éstos no llegan a interactuar con el detergente, no limitando así su acción limpiadora, y en tercer lugar, ayudan a mantener las grasas y el polvo en suspensión para que se puedan eliminar durante el lavado.

En tanto al jabón, segun el ácido con el cual fue fabricado el jabón es como reaccionará.
Si el jabón es palmitato de sodio, con el agregado de iones calcio va a formar palmitato de calcio insoluble.
Tambien puede ser estearato de calcio, oleato de calcio, siempre se formará un jabón insoluble de calcio.

Efecto sobre tensión superficial

La superficie de cualquier líquido se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial. La tensión superficial de un líquido está asociada a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.

La tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. Líquidos cuyas moléculas tengan fuerzas de atracción intermoleculares fuertes tendrán tensión superficial elevada.

En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se debe a que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.

Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del agua es mayor que la de muchos otros líquidos.

Poder detergente

Capacidad de un agente de superficie o de un detergente para promover la detergencia.

La detergencia es un proceso por el cual la suciedad se separa de su sustrato, pasando al estado de disolución o de dispersión. En su sentido corriente, la detergencia tiene por efecto la limpieza de las superficies. Es el resultado del desarrollo de varios fenómenos físico-químicos.

Procedimiento

a) Coloque un trozo pequeño de jabón obtenido en un vaso de bohemia. Agregue agua hasta un volumen de 50 mL. Agite hasta disolución.

b) En otro vaso de bohemia coloque agua hasta un volumen de 40 mL y agregue 10mL aproximadamente de detergente.

Acción emulsionante

a) Coloque en un tubo de ensayo de 2 mL de agua y cinco gotas de aceite. Agite y observe.

b) Repita el procedimiento para 2 mL de solución jabonosa y 2 mL de solución de detergente en tubos separados. agite y observe.

Solución jabonosa

Solución detergente

Conclusión: se pudo observar como el jabón obtenido funcionó, emulsionando el aceite vegetal que le agregamos, por otra parte en el caso del detergente el aceite no se emulsionó, ello se debe fundamentalmente a que el detergente tiene una acción diferente al jabón que actúa con las micelas directamente sobre la grasa. El detergente lo único que hace es cambiar la tensión superficial del agua haciendo que esta interactúe más con la grasa que consigo misma, por ello no se observo un gran cambio. En el caso del tubo que tenia agua con aceite lo único que pudimos observar naturalmente fue la separación del aceite con respecto del agua, ubicándose el mismo en la parte superior y el agua por debajo demostrándose de este modo que el aceite es menos denso que el agua y observándose además el carácter hidrofóbico de los lípidos.

Efecto ion calcio

a) Coloque 2 mL de solución jabonosa en un tubo y en otro 2 mL de solución detergente. Agite para aumentar la espuma.
b) A cada tubo agréguele 1 gota de solución de cloruro de calcio y observe.

Solución detergente

Conclusión: se procedió a colocar en el agua Ca2+ lo que produjo que se formara lo que comúnmente llamamos “agua dura” (ya que posee sales de calcio en este caso). Al formarse esta agua lo que se produjo fue que en presencia de este tipo de agua los jabones no actúan por que en lugar de organizarse como ya hemos expuesto en micelas los componentes del jabón forman un precipitado con el calcio que es una sal insoluble, siendo ineficaces en la limpieza. Lo mismo sucede en el detergente pero en menor medida ya que los detergentes si funcionan en agua dura, y en el agua el Ca2+ simplemente se disuelve.

AGUA DURA es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO₃/L.²

La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede expresarse en concentración de CaCO₃. Es decir:

Dureza (mg/l de CaCO₃) = 2,50 [Ca⁺⁺] + 4,16 [Mg⁺⁺]. Donde:

[Ca⁺⁺]: Concentración de ión Ca⁺⁺ expresado en mg/l.
[Mg⁺⁺]: Concentración de ión Mg⁺⁺ expresado en mg/l.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO₃ y las masas atómicas respectivas: 40/100 (para el Ca⁺⁺); y 24/84 (para el Mg⁺⁺).

Efecto sobre la tensión superficial

a) Coloque aproximadamente 40 mL de agua en un vaso de bohemia y espolvoree azufre sobre la superficie.

b) Realice el mismo procedimiento pero utilizando solución jabonosa y solución detergente.

Solución Jabonosa

Solución detergente

Conclusión: Se observó como los jabones (tanto el jabón como el detergente) actúan modificando en mayor o menor medida la tensión superficial del agua. Ya que en el primer tubo que contenía agua jabonosa se detecto al colocar el polvo de azufre una mayor resistencia a caer al fondo del tubo por parte del mismo. En el tubo con detergente la resistencia a la caída del azufre en polvo fue aun mayor, no olvidemos que su accionar está basado justamente en un cambio en la tensión superficial del agua. Esto nos demuestra como ambos jabones modificaron la tensión superficial del agua: que es una manifestación de las fuerzas intermoleculares de los líquidos y permite que ciertos objetos e incluso insectos, no se hundan. Lo contrario sucedió en el tubo en que había únicamente agua, ya que el azufre permaneció flotando en la superficie producto de esta propiedad del agua.

Poder detergente

a) Colocar en un tubo de ensayo agua y una punta de espátula de bióxido de manganeso, agitar.