Una cebolla para analizar detergentes

¿Qué es un detergente?

Un detergente comercial es una mezcla de varios componentes. Al componente principal se le da el nombre de tensioactivo (a veces se usa el anglicismo “surfactante”), su función, al igual que un jabón, es reducir la tensión superficial y eliminar la suciedad. Tanto las moléculas de jabón como las de detergente tienen una parte sin carga eléctrica y una “cabeza” o “cola” con carga eléctrica. Esta parte (llamada hidrófila) se atrae con las moléculas de agua, que también poseen cargas eléctricas.

La acción limpiadora de las moléculas de los jabones y de los detergentes se produce al colocarse las moléculas rodeando las partículas de grasa y de suciedad con las partes hidrófilas orientadas hacia el exterior atraídas por las moléculas de agua. La repulsión entre las cargas de igual signo evita que las gotas de grasa y la suciedad se junten otra vez. Se forma así una emulsión de partículas de suciedad rodeadas de moléculas de jabón o detergente, que se puede arrastrar fácilmente al ir removiendo con agua

Estas dos figuras representan cómo la suciedad, adherida a una prenda de ropa, va quedando rodeada de moléculas de detergente y se van formando agrupaciones de suciedad con moléculas de detergente, llamadas micelas, en medio de un cúmulo de moléculas de agua. La formación de micelas permite arrancar y arrastrar la suciedad de la ropa. Si hay una agitación constante, el proceso es más rápido.Las moléculas de detergente se orientan de manera que la parte que tiene carga eléctrica se dirige hacia las moléculas de agua.

Diferentes clases de detergentesLas moléculas de detergentes tienen un extremo hidrófilo (soluble en agua) y una parte hidrófoba

Se sintetizan varias clases de detergentes que se clasifican según sea la carga eléctrica de la parte hidrófila o carezcan de parte hidrófila.

La mayoría de los tensioactivos de los detergentes para lavadora son aniónicos (cargas negativas). Los tensioactivos catiónicos (cargas positivas) pueden ser buenos por su poder antiséptico y para limpieza de determinados objetos de plástico. Pero no son útiles para objetos de vidrio, ya que éste se carga negativamente y atrae a las moléculas del tensioactivo que tiene cargas positivas formando una capa opaca. Esto ocurre algunas veces con lavavajillas que contiene estos tensioactivos cuando se lavan copas de cristal. Por eso los lavavajillas usan detergentes no iónicos, sean del tipo de cargas que se compensan o sin carga.

Los suavizantes llevan tensioactivos catiónicos, debido a que la carga positiva tiene una gran afinidad por los tejidos que, mojados o húmedos, acumulan carga negativa. Se forma entonces una capa uniforme en la superficie de las fibras de los tejidos, reduciendo la fricción, lo cual da la sensación de suavidad.

Las enzimas son proteínas que, en los detergentes, degradan o desnaturalizan cadenas de polímeros, sean glúcidos como la celulosa, lípidos o proteínas. Algunos detergentes incorporan enzimas de la familia de las celulasas.La celulasa actúa sobre las fibras celulósicas (algodón) eliminando las microfibrillas de las fibras de algodón del tejido. De este modo, la celulasa evita las “motitas o bolitas” en la ropa, restaura los colores, suaviza el tejido, pule la superficie y elimina las partículas de suciedad. El siguiente experimento sirve para determinar si un detergente contiene este tipo de enzimas, así como si lleva blanqueantes. Los agentes blanqueantes pueden ser blanqueantes ópticos: absorben la luz ultravioleta (una pequeña parte del espectro solar) para emitirla como luz visible. Otro tipo de blanqueadores actúan por oxidación y contienen perborato de sodio en forma hidratada NaBO2(OH)2 el percarbonat de sodi 2Na2CO3·3H2O2. Estos compuestos actúan al liberar peróxido de hidrogeno (“agua oxigenada”)

Experimento. ¿Contiene celulasas y blanqueantes este detergente?Este experimento fue presentado por la profesora Nuria Muñoz del colegio La Inmaculada de Algeciras en las Jornadas sobre la enseñanza de la física y de la química en Lleida 2016.También está descrito y explicado por la profesora Marisa Prolongo del IES Torre del prado, Málaga

MaterialVarios detergentesVasos, tantos como muestras de detergentesCáscaras de cebolla, escogiendo las de color más oscuroCuchara

Cáscaras de cebolla. El vaso de la izquierda sólo contendrá agua y servirá de control

ProcedimientoLlenar algo más de la mitad los vasos con agua. Dejar un vaso de muestra. Etiquetar los demás y poner una cucharada de cada uno de los detergentes en los respectivos vasosAntes de añadir a cada vaso uno o dos trozos de cáscara de cebolla tomar fotos para poder comparar más tarde. Poner un par de trozos de cáscara de cebolla en cada vaso.Esperar entre 6 y 8 horas y sacar las cáscaras. Observar el color del agua y el de las cáscaras.

Resultados esperadosEn el vaso de control, el agua se colorea débilmente en un tono amarillo marrón, y el color de las cáscaras apenas ha cambiadoLos detergentes con enzima celulasa dan unas cáscaras con menos color.Los detergentes sin enzima celulasa, dan un agua de color oscuro y cáscaras oscurecidas. La mayoría acostumbra a tener un pH del orden de 9Si el detergente lleva además blanqueantes a base de oxígeno, el agua queda de una tonalidad pálidaEstos son los resultados con 6 detergentes diferentes:

Vaso Ingredientes que indica el fabricante

Resultados Comentarios

Enzimas Blanqueantes

Color cáscara Color agua

Control

(agua)No No

Agua coloreada débilmente en tono amarillo marrón. Color de las cáscaras apenas ha cambiado

2 Si Si

El color marrón del agua puede ser debido a que es un detergente de pH =9. No lleva celulasas.No se observan blanqueantes por oxidación, pero pasadas 12 h, el agua se decolora por acción de la luz. Lleva blanqueantes ópticos

3

Si No

Contiene enzimas celulasa, que han blanqueado la cáscara.Color del agua un poco más intenso que la de control. No se aprecian blanqueantes

4 No No

No hay cambios en el color de las cáscaras. No se ha decolorado el agua. Tampoco de ha decolorado al cabo de 12 h expuesto a la luz.No lleva enzima celulasa ni blanqueantes

5 No Si

Cáscara algo decolorada. Lleva enzima celulasa. Agua decolorada al cabo de 12 h. Lleva blanqueantes ópticos

6 Si No Cáscara decolorada. El agua toma un color violeta. No hay blanqueantes.Posibles reacciones debido a que contiene un 30% de fosfatos

7 Si Si Cáscara totalmente decolorada. El agua queda de color amarillo claro.Lleva enzima celulasa y probablemente otros y blanqueantes por oxidación

Los detergentes son: 2 Ariel®; 3 Micolor®; 4Norit®; 5 Detersolin®; 6 Kalia®; 7 Finish®

El experimento se ha diseñado a partir del publicado en el libro de G. Schwedt “Experimentos con productos de supermercado” Ed. Acribia S.A. Zaragoza 2009La información sobre los detergentes corresponde al libro de B. Selinger “Chemistry in the Marketplace” Harcourt Brace Jovanovich Group, Marrickville, Australia, 1988