Detergenty

1. Wstęp
Detergenty są środkami czyszczącymi, powszechnie używanymi zarówno w gospodarstwach domowych jak i w przemyśle. Dzielimy je na mydła i detergenty syntetyczne, nie zwierające mydeł. Te ostatnie zresztą często określamy po prostu mianem detergentów, wyłączając z tej ogólnej nazwy mydła.
2. Środki powierzchniowo czynne
Mydła i detergenty syntetyczne zawierają substancje zmniejszające napięcie powierzchniowe wody, co powoduje, że dużo lepiej rozpływa się ona po powierzchni tkanin, naczyń itp., zwilżając brud. Substancje te nazywamy środkami powierzchniowo czynnymi. Należąca do takich substancji cząsteczka stearynianu sodu składa się z długiego, siedemnastowęglowego łańcucha i grupy karboksylanowej (-COO-), z którą związany jest jonowo kation sododowy. Konsekwencją takiej budowy jest dwoista natura tej cząsteczki. Silnie polarna grupa karboksylanowa wykazuje duże powinowactwo do wody (część hydrofilowa). Z kolei długi, niepolarny łańcuch węglowy wykazuje duże powinowactwo do węglowodorów i innych substancji niepolarnych, w tym także tłuszczów (część hydrofobowa). Jeśli do roztworu mydła wprowadzi się nieco tłuszczu, cząsteczki mydła wnikają swymi łańcuchami do jego kropelek, a pozostałe na powierzchni grupy - COO-Na+ umożliwiają zwilżanie powierzchni tłuszczu przez wodę. Roztwory detergentów dobrze zwilżają zatłuszczone powierzchnie, a następnie, po mechanicznym oderwaniu cząstek brudu, tworzą z tłuszczami trwałą emulsję, którą można łatwo spłukać wodą. Jeżeli liczba drobin detergentu jest duża i nie mogą się one zmieścić w płaskiej warstwie powierzchniowej, to układ dąży do zwiększenia powierzchni i w ten sposób powstają bańki mydlane. Łączna powierzchnia pęcherzyków jest wielokrotnie większa od płaskiej powierzchni wody i dlatego może pomieścić dużo więcej drobin detergentu.
3. Mydło
Pierwszym znanym i używanym detergentem było mydło, wynalezione na Bliskim Wschodzie ponad 5000 lat temu. Na początku używano go głównie do prania odzieży i przemywania ran. Dopiero w II wieku n.e. zaczęto używać mydła do mycia się. Mydło jest mieszaniną soli sodowych wyższych kwasów tłuszczowych (głównie stearynowego i palmitynowego) z dodatkiem substancji zapachowych i środków ułatwiających formowanie go w kostki. Mydło jest wyrabiane przez przereagowanie tłuszczu, jak łój, olej kokosowy czy olej palmowy, z jakimś wodorotlenkiem (ługiem), na przykład wodorotlenkiem sodowym (sodą kaustyczną) lub wodorotlenkiem potasowym (potażem żrącym). Zachodzący tam proces chemiczny nazywa się zamydlaniem. Mydło często powstaje przypadkowo, gdy mięso jest pieczone nad ogniskiem a trochę tłuszczu pryśnie w popiół, zasadowy w odczynie. Prawdopodobnie ktoś bardzo dawno temu przypadkowo wziął do rąk takie prymitywne mydło i stwierdził, że bardzo łatwo miesza się z wodą i dobrze zmywa brud.
W nowoczesnych instalacjach do ciągłej produkcji mydła substraty są mieszane, a potem podgrzewane pod ciśnieniem do ok. 130oC. Produktem reakcji są mydło i gliceryna. Po oddzieleniu gliceryny stopione mydło przechodzi dalsze procesy technologiczne, w których uzyskuje się żądany produkt finalny.
Mydła sodowe otrzymuje się przez wysuszenie stopionego mydła oraz dodanie środków zapachowych i barwiących, po czym formuje się je w kostki. Mydła toaletowe są wytwarzane z lepszych gatunków tłuszczu, a po wysuszeniu są ponownie podgrzewane aby zmniejszyć zawartość wody.
ZAPIAN (mydleniec, sapindus, Sapindus saponaria), niskie drzewo owocowe z rodziny mydleńcowatych (Sapindaceae); pochodzi z Ameryki Pd. i Środkowej; uprawiany dla miąższu owoców, zawierającego saponiny używane do produkcji mydła; z włókien liści wykonuje się liny; z nasion — gł. tłuszcz.
4. Detergenty syntetyczne
Chociaż wytwarzanie mydła ma długą historię, to pierwszy detergent syntetyczny pojawił się dopiero w 1916 roku, stworzony przez niemieckiego chemika Fritza Gunthera. Był to środek do zastosowań przemysłowych.
Syntetyczne środki dla gospodarstw domowych, wystarczająco delikatne by nie uszkodzić skóry rąk, wprowadzono w 1933 roku. Od tego czasu stworzono szeroką gamę syntetycznych detergentów o różnych właściwościach, przystosowanych do czyszczenia różnorakich rzeczy. Ich produkcja stanowi dziś jedną z podstawowych gałęzi przemysłu chemicznego. Obecnie produkowanych jest wiele rodzajów detergentów syntetycznych, zarówno w formie proszków jak i płynów,. Proszki zawierają około 20 – 25% substancji powierzchniowo czynnych, produkowane są przez suszenie rozpryskowe mieszaniny tych substancji i innych składników. Niektóre proszki do prania zawierają enzymy proteolityczne, na przykład proteazę, które pomagają usunąć zabrudzenia pochodzenia białkowego – takie jak plamy z krwi czy jajek. Tego typu proszki są określane mianem proszków „biologicznych”. Płynne detergenty syntetyczne produkuje się dodając do roztworu składników substancji zwanej hydrotropem .Zwiększa ona rozpuszczalność substancji w wodzie, nie pozwalając tym samym składnikom płynu wytrącać się z roztworu. Detergenty syntetyczne używane są także w innych środkach czyszczących, takich jak np. proszki czy mleczka do szorowania. Taki typowy proszek zawiera detergent anionowy, drobno sproszkowany związek mineralny(np. skaleń czy marmur) oraz wybielacz chlorowy.
Detergenty, oprócz pwszechnie znanego zastosowania w gospodarstwie domowym stosowane są w przemyśle włókienniczym do wstępnego oczyszczania włókien naturalnych, na przykład wełny, oraz do nadawania włóknom odpowiednich cech użytkowych (np. środki antystatyczne zapobiegają elektryzowaniu się tkanin)
5. Wpływ twardej wody na pranie
Ważną zaletą detergentów syntetycznych w porównaniu z mydłami jest ich nie wrażliwość na obecność w wodzie jonów wapnia lub magnezu, czyli twardość wody. Mydło w roztworze zawierającym jony wapnia bardzo źle się pieni, a z bardziej stężonych roztworów strąca się po pewnym czasie osad. Przyczyną jest bardzo słaba rozpuszczalność w wodzie soli wapniowych i magnezowych wyższych kwasów tłuszczowych. Po dodaniu soli wapnia do roztworu mydła zachodzi reakcja:
2C17H35COO- + Ca2+ Ca(C17H35COO)2
Nierozpuszczalny w wodzie stearynian wapnia nie wykazuje już czynności powierzchniowej. W przypadku detergentów syntetycznych obecność jonów Ca2+ lub Mg2+ nie stanowi przeszkody, ponieważ ich sole wapniowe i magnezowe są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Istnieją także liczne grupy detergentów nie będących solami.