¿Cómo limpia el jabón? Mecanismo de detergencia de los tensioactivos

Si queremos saber cómo limpia el jabón, debemos fijarnos en unas moléculas llamadas tensioactivos. Estos son los ingredientes principales de productos cosméticos de higiene, pero también se utilizan en muchos otros sectores, desde la agroquímica a la construcción o pinturas, y cumplen numerosas funciones diferentes. En este artículo nos centraremos en explicar su mecanismo de detergencia y cómo contribuyen a la acción limpiadora de los productos de higiene.

¿Qué son los tensioactivos?

Un tensioactivo es una molécula orgánica que se caracteriza principalmente por su carácter anfifílico. Dicho de otro modo, se trata de compuestos químicos que poseen un extremo afín al agua (hidrófilo) y otro afín a la grasa (hidrófobo). Esta peculiaridad les permite reducir la tensión superficial entre dos sustancias y es la base de su mecanismo de detergencia y de otras funciones, que te explicamos brevemente a continuación.

Función de los tensioactivos

La importancia de los tensioactivos en cosmética es su polivalencia, ya que son capaces de realizar diferentes funciones no excluyentes entre ellas:

• Función detergente: como imaginarás, una de las funciones principales de los tensioactivos es eliminar la suciedad del pelo y la piel. En el siguiente apartado te explicaremos en más detalle cómo contribuyen a la acción de los detergentes.
• Función emulsionante: además de su poder detergente, también es habitual usar tensioactivos para crear y estabilizar emulsiones en las que la parte hidrófoba se orienta hacia las moléculas de la fase oleosa y la hidrófila hacia las de la fase acuosa.
• Función solubilizante: la naturaleza anfifílica de los tensioactivos también permite que estos sean capaces de disolver sustancias oleosas en un vehículo acuoso. En cosmética se utiliza sobre todo para incorporar ingredientes como perfumes o aceites.
• Función humectante: como diríamos coloquialmente, el tensioactivo ayuda a que el sólido se “moje”. Para que esto ocurra, un sólido y un líquido deben entrar en contacto en un ángulo menor de 90º. Ahí es dónde entra en juego la función de los tensioactivos, ya que contribuyen a disminuir el ángulo de contacto, favoreciendo la humectación.
• Función espumante: no debemos olvidar que la espuma es una propiedad especialmente importante en cosmética porque mejora la sensorialidad al producto final. Algunos tensioactivos son muy valorados precisamente por su capacidad para generar espuma. Además, cada tipo de tensioactivo aporta a la espuma una cualidad u otra: más duradera o menos, de burbuja más grande o pequeña… Por eso los formuladores deben jugar con los tensioactivos para conseguir la espuma perfecta para cada ocasión.

Como ves, las funciones de los tensioactivos son numerosas y variadas, por lo que es muy habitual que una fórmula cosmética incluya más de un tensioactivo. Cabe destacar que estas mezclas siempre deben ser ensayadas y valoradas por formuladores expertos, ya que el comportamiento de los tensioactivos no es el mismo cuando actúan de forma individual o combinada con otros tensioactivos.

Mecanismo de detergencia de los tensioactivos

Ahora que entendemos bien qué es un tensioactivo y conocemos qué funciones cumplen en el sector cosmético, ha llegado el momento de explicar a fondo en qué consiste el mecanismo de detergencia de los tensioactivos.

Como tienen un extremo hidrófilo (que se siente atraído por el agua) y un extremo hidrófobo (atraído por la grasa), los tensioactivos no se sienten cómodos en ninguno de los dos solventes y tienden a migrar a las interfases. Como resultado, observamos que su cabeza hidrófila, también llamada polar, se sitúa dentro del agua, mientras que su cola hidrófoba, o apolar, se orienta hacia un solvente orgánico o hacia la superficie. Al ser capaces de introducirse en ambas fases pueden atrapar la grasa con su parte hidrófoba y disolverla en el agua gracias a su parte hidrófila.

Para atrapar las grasas, las colas hidrófobas se agrupan y forman micelas. Es decir, estructuras esféricas en las que todas las cabezas hidrófilas de los tensioactivos se orientan hacia la fase acuosa y todas las colas hidrófobas hacia la fase grasa.

Pero para que las micelas se creen es necesario superar una determinada concentración de tensioactivo, que se conoce como Concentración Micelar Crítica.

Concentración Micelar Crítica y balance hidrófilo-lipófilo

La Concentración Micelar Crítica es diferente para cada tensioactivo. Además, hay diferentes factores que pueden influir sobre ella, como la estructura del tensioactivo, la presencia de electrolitos, de aditivos orgánicos, la temperatura de la disolución, etc.

Además, a la hora de determinar la capacidad detergente de un tensioactivo también es importante conocer su balance hidrófilo-lipófilo o HLB. Este término mide la relación entre el tamaño y la fuerza de cada uno de los dos extremos del tensioactivo.

Hay diversas formas de calcular el valor HLB. Una de ellas es con esta ecuación, donde M_h corresponde a la porción hidrófila del tensioactivo y M a la masa total:

HLB = 20 x Mh/M

A partir de esta expresión, vemos rápidamente que los tensioactivos hidrófilos tendrán un alto valor de HLB y los lipófilos, bajo. Profundicemos más observando la siguiente tabla, en la que vemos qué propiedades presentan los tensioactivos según su balance hidrófilo-lipófilo:

Conclusión: ¿cómo limpia el jabón?

Como sabrás tras leer este artículo, es la naturaleza dual de los tensioactivos la que logra que el jabón u otros detergentes limpien. Gracias a ella, la suciedad se pega a la parte hidrófoba del tensioactivo y es emulsionada con la parte hidrófila, eliminándose de la superficie donde se encontraba en una fase acuosa (agua de lavado).

Pero, como hemos visto, hay diversos factores que afectan al mecanismo de detergencia de los tensioactivos y, además, muchos tipos de tensioactivos diferentes. Por ejemplo, en otros artículos hemos hablado de los aniónicos, los anfóteros o los no iónicos.

Por todo ello, es necesario entender la química de los tensioactivos a fondo y saber cómo actuarán en diferentes situaciones. Solo así lograremos formular un producto cosmético que ofrezca las propiedades que nosotros deseamos.

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