Um surfactante ou agente tensoativo ( surfactante em inglês) é um composto que modifica a tensão superficial entre duas superfícies. Os surfactantes são moléculas anfifílicas , ou seja, possuem duas partes de polaridade diferente, uma lipofílica (que retém gordura) é apolar, a outra hidrofílica ( miscível em água ) é polar.
Permitem assim a solubilização de duas fases imiscíveis, interagindo com a apolar (isto é, lipofílica e portanto hidrofóbica ), através da sua parte hidrofóbica; enquanto com a outra fase, que é polar, ele interagirá por meio de sua parte hidrofílica.
No Canadá em particular, também se fala em surfactante , transposição da palavra em inglês surfactant que é a compressão de “ active surface agent ” (surfactante ativo). Às vezes também encontramos o termo tenso .
As propriedades dos surfactantes devem-se à sua estrutura anfifílica . Essa estrutura dá a eles uma afinidade particular para interfaces do tipo óleo / água e água / óleo e, portanto, da mesma forma, dá a eles a capacidade de reduzir a energia livre dessas interfaces. Este fenômeno é a base da estabilização de sistemas dispersos.
Como agentes emulsionantes ou estabilizantes, sua ação pode ser detalhada em três pontos:
Um surfactante é um corpo que, mesmo quando usado em pequenas quantidades, altera significativamente a tensão superficial , em particular a da água. Assim, com exceção de bases ou sais inorgânicos (exceto amônia ), a maioria dos surfactantes diminui a tensão superficial da água. Porém, para conhecer seu caráter predominantemente hidrofílico ou hidrofóbico, pode-se raciocinar sobre o valor de seu HLB ( Equilíbrio Hidrofílico-Lipofílico ), que estima numericamente esse equilíbrio entre a parte lipofílica e a hidrofílica.
Essas propriedades aumentam a toxicidade inerente de muitos surfactantes, especialmente quando são encontrados na pele (que então tornam mais penetráveis por muitos tóxicos), na água ou na interface ar-água ( possivelmente biofilme ), onde ocorrem vários casos de ecotoxicidade. Em solução, os surfactantes são preferencialmente colocados na superfície do solvente, então quando sua concentração é aumentada, eles adotam configurações espaciais particulares chamadas micelas .
Alguns surfactantes são irritantes e até tóxicos. Os surfactantes não iônicos não são muito irritantes, por outro lado, são suspeitos de interferir no sistema hormonal (desreguladores endócrinos).
Os surfactantes às vezes são renomeados de acordo com a função que desempenham.
Os surfactantes são compostos anfifílicos, tendo ambas as frações:
Um detergente (ou surfactante, detergente, surfactante) é um composto químico, geralmente derivado do petróleo, com propriedades surfactantes , o que o torna capaz de remover a sujeira de um suporte sólido. O desbridamento é um elemento de higiene importante, pois elimina grande parte das bactérias presentes nas superfícies limpas, principalmente a pele, utensílios utilizados no preparo e consumo dos alimentos. O poder detersivo dos surfactantes deriva essencialmente de seu poder de solubilização.
Os detergentes costumam ter um HLB entre 13 e 15.
Em concentrações muito baixas, os surfactantes são capazes de formar verdadeiras soluções em uma fase aquosa. Quando sua concentração excede um determinado valor (a concentração micelar crítica ), as moléculas do surfactante se unem em agregados chamados micelas. Esse agrupamento é feito de forma que seu pólo hidrofílico seja o único em contato com as moléculas de água. Desta forma, alguns surfactantes são capazes de "dissolver" substâncias que são normalmente insolúveis no solvente utilizado. A substância insolúvel é absorvida pelas micelas e aí inserida.
Os agentes solubilizantes geralmente têm um HLB entre 18 e 20.
A formação de espuma, a dispersão de um grande volume de gás em um pequeno volume de líquido, requer a presença de tensoativos que se adsorvem na interface água-ar.
Os agentes espumantes geralmente têm um HLB entre 3 e 8.
O umedecimento de um sólido por um líquido corresponde ao espalhamento do líquido sobre o sólido. Ao diminuir a tensão superficial sólido-líquido, os agentes umectantes permitem uma maior dispersão do líquido. Este poder umectante participa da suspensão das partículas sólidas em um líquido no qual elas são insolúveis, ao expulsar a camada de ar aderida às partículas que impede a dispersão na fase líquida.
Os agentes umectantes geralmente têm um HLB entre 6 e 8.
Os agentes dispersantes permitem fixar as partículas hidrófobas contidas numa solução hidrófila, como a água, o que permite criar uma dispersão , ou seja, uma solução aquosa contendo partículas em suspensão. Esses agentes evitam a floculação das partículas, ou seja, seu agrupamento em partes maiores, que poderiam então se depositar facilmente no fundo da solução.
Um emulsificante facilita a formação de uma emulsão entre dois líquidos imiscíveis (por exemplo, água e óleo). Em uma emulsão, o primeiro líquido (chamado de fase descontínua) é disperso no segundo líquido (chamado de fase contínua) na forma de pequenas gotas. O papel do surfactante é reduzir a tensão superficial entre as duas fases líquidas, formando um filme ao redor das gotículas dispersas.
Para uma emulsão W / O, use um surfactante cujo HLB seja menor que 6. Para uma emulsão O / W, use um surfactante cujo HLB seja maior que 10.
Certos surfactantes (principalmente sais de amônio quaternário ) também são usados por seu poder bacteriostático ou bactericida em formulações farmacêuticas ou cosméticas. Em doses baixas, o cátion do sal de amônio quaternário liga-se aos grupos terminais ácidos ou outros ânions da parede bacteriana , interrompendo as funções respiratórias e reprodutivas da bactéria . Em doses mais altas, até mesmo a destruição completa da membrana bacteriana é observada (mas essas doses são geralmente tóxicas para os humanos).
Existem quatro tipos de compostos surfactantes orgânicos, agrupados de acordo com a natureza da parte hidrofílica:
Os surfactantes aniônicos liberam uma carga negativa (ânion) em solução aquosa. Eles têm um balanço hidrofílico / lipofílico (HLB) relativamente alto (8 a 18) porque têm uma tendência hidrofílica mais pronunciada. Eles orientam a emulsão na direção O / W, óleo / água (se HLB> 18, então detergente).
Entre este tipo de tensioactivo, podem ser mencionados os sabões , que são sais de ácidos gordos, de fórmula geral RCOOM (R = cadeia hidrocarbonada longa, M = um metal, um álcali ou uma base orgânica). Dependendo da natureza do grupo M, existem sabões alcalinos (sabões Na + , K + , NH 4 + ), sabões metálicos (especialmente cálcio) e sabonetes orgânicos (sabão de trietanolamina por exemplo, incluindo estearato de trietanolamina). Há também são sulfatados derivados (por exemplo sódio laureth sulfato , de sódio lauril sulfato e trietanolamina de lauril sulfato ), amplamente utilizado como emulsionantes ou agentes de formação de espuma, e derivados sulfonados (por exemplo, sódio) dioctylsufosuccinate muitas vezes caracterizadas por uma elevada capacidade de humedecimento. Existem também os lipoaminoácidos, que possuem grande semelhança com os lipoaminoácidos presentes na epiderme , o que os torna surfactantes "fisiológicos", usados em cremes, dentifrícios, loções para os cabelos.
Eles não são compatíveis com surfactantes catiônicos.
Os surfactantes catiônicos liberam uma carga positiva (cátion) em solução aquosa. Geralmente são produtos nitrogenados (com um átomo de nitrogênio carregado positivamente). Em particular, podem ser mencionados os sais de amónio quaternário: sais de alquiltrimetilamónio (brometo de alquiltrimetilamónio), sais de alquilbenzildimetilamónio (exemplo: cloreto de benzalcónio). Eles têm propriedades bacteriostáticas e emulsificantes. Eles têm afinidade com a queratina da pele ou do cabelo, porque é carregada negativamente; eles se combinam com ele para formar um filme liso.
Eles são usados em condicionadores, anticaspa, certas tinturas, desodorantes. É o produto ativo dos amaciantes em lençóis e líquidos (Bounce, Fleecy, etc. ). Eles se adsorvem à superfície dos tecidos, carregando-os negativamente, reduzindo as forças eletrostáticas presentes e, portanto, a eletricidade estática presente. Eles tornam os tecidos mais flexíveis. Eles são irritantes para a mucosa ocular.
Eles não são compatíveis com surfactantes aniônicos.
Os surfactantes anfotéricos contêm grupos ácidos e básicos. Consequentemente, dependendo do pH do meio em que são encontrados, eles liberam um íon positivo ou um íon negativo:
Os surfactantes anfotéricos têm alto HLB.
Existem diferentes classes químicas de surfactantes anfotéricos. Podemos citar em particular:
Eles são compatíveis com outros surfactantes.
Sua molécula não tem carga líquida (não ioniza na água). Eles podem ser classificados de acordo com a natureza da ligação entre as partes hidrofílicas e hidrofóbicas da molécula.
Os surfactantes não iônicos são geralmente compatíveis com outros surfactantes.
Tensoativos ligados a éster (R-CO-O-R ')Podem ser mencionados ésteres de glicol (exemplo: estearato de etilenoglicol), ésteres de glicerol (exemplo: estearato de glicerol, usado como um emulsificante), ésteres de polioxietilenoglicol (obtidos pela ação de óxido de etileno com ácidos graxos ácidos ou uma mistura de ácidos graxos ácidos), ésteres de sorbitano , mas especialmente ésteres de polioxietileno sorbitano, mais comumente chamados de "Tweens" (nome comercial) ou polissorbatos .
Um tensoativo não-iônico conhecido muito frequentemente usado em química e biologia é Tween ( Tween 20, 60, 80, etc. ) ou éster de sorbitano , mas ésteres de sacarose também são usados. Esses membros da família de ésteres de açúcar consistem em um grupo osídico hidrofílico e uma cadeia gordurosa hidrofóbica . Os ésteres de açúcar têm várias vantagens como surfactantes:
Exemplo: éteres de álcoois graxos e de polioxietilenoglicol, usados como emulsionantes.
Os surfactantes ligam a amida (R-CO-NH-R ')Exemplo: Comperlan, que possui propriedades espumantes, emulsificantes, detergentes e espessantes.
Certas plantas carnívoras com uma armadilha passiva do tipo "urna", como Heliamphora nutans ou Cephalotus follicularis, produzem e liberam proteínas surfactantes no néctar da urna para que os insetos presos afundem no fundo da urna. Ao pôr os ovos, são apanhados os mosquitos fêmeas que têm de pousar na superfície da água usando as patas com escamas. Assim, os insetos da subclasse dos Pterigotos (insetos voadores) também são presas de plantas carnívoras com armadilhas passivas.