I tensioattivi sono molecole anfipatiche con coda idrofoba e una testa idrofila e costituiscono un componente primario dei detersivi
A causa della contemporanea presenza nella molecola di una parte idrofoba e di una parte idrofila si verifica una modificazione di alcune proprietà chimico-fisiche delle soluzioni acquose, anche diluite, di tali composti. In particolare essi agiscono sulle interfacce liquido-gas, liquido-liquido e liquido-solido.
Hanno la caratteristica di abbassare la tensione superficiale di un liquido agevolando la bagnabilità delle superfici o la miscibilità tra liquidi diversi.
Essi differiscono per la loro struttura chimica e proprietà, che influiscono sulla resistenza, sulle proprietà schiumogene, sulla compatibilità con altre sostanze chimiche, sulla tossicità e sulla biodegradabilità.
Classificazione
I tensioattivi sono classificati in due categorie in base alla carica ovvero ionici e non ionici. Quelli ionici si suddividono a loro volta sulla base del gruppo idrofilo solubilizzante in cationici, anionici e anfoteri.
Cationici
I tensioattivi cationici sono caratterizzati dal fatto che la parte idrofoba della molecola porta una carica positiva quando il composto è disciolto in acqua. Tale carica, nel caso più frequente, è associata a un atomo di azoto in forma amminica o sotto forma di ammonio quaternario. Sono impiegati come ammorbidenti, agenti antistatici, brillantanti, inibitori della corrosione, disperdenti di particelle ed emulsionanti. Presentano il vantaggio di essere compatibili con tensioattivi non ionici e anfoteri.
Divennero importanti per la prima volta negli anni ’30 quando fu riconosciuto il potenziale commerciale delle loro proprietà batteriostatiche. Da allora, questi materiali sono stati introdotti per l’applicazione in prodotti farmaceutici e cosmetici e in campo ambientale oltre che biologico
Anionici
I tensioattivi anionici sono attualmente i tipi più utilizzati nella maggior parte delle formule detergenti e detergenti di uso quotidiano. La parte idrofila solubilizzante dei tensioattivi anionici è costituita da un gruppo polare che risulta carico negativamente in soluzione acquosa. I gruppi più importanti di queste classi sono: -COO–,-SO3–, -OSO3–.
Commercialmente, il tensioattivo più rilevante è lo stearato di sodio, che è il sale sodico dell’acido stearico ottenuto per saponificazione di molti grassi animali.
Oltre che come detergenti sono usati come emulsionanti e solubilizzanti nell’industria cosmetica, come emulsionanti di pesticidi, nello smaltimento dei fanghi e nel trattamento delle acque reflue
Non ionici
I tensioattivi non ionici non hanno cariche quando sono solubilizzati in acqua; la parte idrofila della molecola che agisce da solubilizzante è, in genere, rappresentata dall’ossigeno dell’ossido di etilene che mostra affinità verso l’acqua grazie alla formazione di legami a idrogeno. Tra i principali tipi vi sono l’alcol grasso etossilato, alchilfenolo etossilato e alcossilato di acidi grassi.
Sono disponibili in un’ampia varietà di differenti strutture chimiche e utilizzati nell’industria per le loro caratteristiche interessanti, come il basso costo, la non tossicità e la biodegradabilità.
Anfoteri
I tensioattivi anfoteri contengono sia anioni che cationi e hanno un pH caratteristico a cui la carica negativa è esattamente bilanciata dalla carica positiva.
Queste cariche possono essere permanenti o dipendenti dal valore del pH. Spesso il composto cationico è un’ammina o un catione di ammonio quaternario, mentre la parte anionica è principalmente uno ione carbossilato, solforico o fosforico
La loro solubilità in acqua è solitamente massima quando il pH è significativamente al di sopra o al di sotto di quello del punto isoelettrico e più bassa nella regione del punto isoelettrico.
Le loro proprietà dipendono principalmente dalla lunghezza della catena idrofobica dell’idrocarburo, dal numero di gruppi -CH2, dai gruppi carichi positivamente e negativamente e dalla loro posizione relativa.
Vi sono poi tensioattivi anfoteri non influenzati dal pH che rimangono in forma zwitterionica indipendentemente dal pH della soluzione. Essi hanno alcune caratteristiche uniche a causa della loro struttura molecolare come elevata solubilità in acqua, , ampio intervallo isoelettrico, bassa concentrazione micellare critica, elevata stabilità della schiuma, bassa tossicità, eccellente biodegradabilità e bioattività.
I tensioattivi anfoteri comprendono due gruppi principali, ovvero le betaine e quelli a base di alchil imidazoline. I gruppi funzionali caratteristici sono l’azoto spesso quaternario e il gruppo carbossilico. Le betaine sono caratterizzate da un atomo di azoto quaternario e non mostrano proprietà anioniche in soluzioni alcaline, il che significa che le betaine sono presenti solo come “zwitterioni”. Un altro gruppo di anfoteri è denominato derivati imidazolinici a causa della formazione di una struttura imidazolinica intermedia durante la loro sintesi. Questo gruppo contiene i veri tensioattivi anfoteri che formano cationi in soluzioni acide, anioni in soluzioni alcaline e ‘zwitterioni’ in soluzioni a pH intermedio.