3er Parcial Surfactantes Produ IV

8/16/2019 3er Parcial Surfactantes Produ IV

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INFORME DE PRODUCCION IV SURFACTANTES

Los surfactantes son agentes químicos "activos en superficie" (su nombre es un

acrónimo inglés: "surfactant", desurf ace

, superficie;act ive

, activo, y-ant

, -ante;cuando los surfactantes se disuelven en agua se concentran en interfases, como

agua-aire o agua-aceite, y a!í eercen diversas funciones: !umedecen, emulsifican,

dispersan y solubili#an; favorecen o impiden la formación de espuma; son

antiest$ticos y lubricantes; también dan brillo y afectan a ciertas propiedades

reológicas%

Los surfactantes son generalmente compuestos org$nicos anfifílicos que en medios

acuosos migran !acia las superficies acuosas para que su componente !idrosoluble

permane#ca en la fase acuosa y el !idrófobo quede fuera de esa fase% &ste

organi#ación y agregación de las moléculas de surfactante en las interfases agua-

aire o agua-aceite afecta a las propiedades de estas superficies%

La cabe#a del anfífilo es la parte !idrófila y define el tipo de surfactante porque puede

ser:

• 'o iónica

(sin carga en los surfactantes no iónicos%

• ónica

)on carga negativa, en surfactantes aniónicos%


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)on carga positiva, en surfactantes catiónicos%

)on carga tanto positiva como negativa, en surfactanes o anfóteros%

La cola de los surfactantes es la parte !idrófoba y puede ser:

*na cadena !idrocarbonada (p%e%, !idrocarburos arom$ticos, alcanos,

alquenos, cicloalcanos% *na cadena alquil éter:

&to+i (que aumenta el car$cter !idrófilo del surfactante

ropo+i (que incrementa el car$cter lipófilo del surfactante

*na cadena fluorocarbonada%

*na cadena de silo+ano%

&n la actualidad se est$n desarrollando estructuras de surfactantes con dos grupos

!idrófilos y dos lipófilos en la misma molécula; estas estructuras se conocencomo surfactantes diméricos o "emini" y suponen la ventaa de tener mayor

actividad a concentraciones m$s baas que los surfactantes !abituales no diméricos%

or sus propiedades, los surfactantes se encuentran en numerosos productos:

detergentes, pinturas, ad!esivos, cosméticos y en torno a ellos !ay muc!as

ramificaciones industriales, pero no todos los surfactantes son productos industriales%

.ay surfactantes naturales como las saponinas, que son productos vegetales;

la lecitina, utili#ada en la industria alimentaria como emulsificante; o los $cidosbiliares y el surfactante pulmonar que tienen importantes funciones fisiológicas%

Los surfactantes reducen la tensión superficial del agua, lo que permite que ésta se

pueda e+tender y !umedecer distintos tipos de superficies, algo muy /til en

el proceso de lavado% ara lavar a0adimos surfactantes, abones o detergentes,

porque el agua sola no elimina la suciedad de las prendas% La parte !idrófoba de las

moléculas de abón y detergente es atraída por los componentes grasos de la

suciedad de la prenda mientras que su parte !idrófila interacciona con el agua; estasfuer#as opuestas !acen que esa suciedad se desprenda de la ropa y pase al medio

acuoso quedando incorporada en el interior de las micelas que forman los

componentes anfifílicos de los surfactantes% 1e origina entonces una emulsión de

grasa2aceite en agua y con el aclarado esa emulsión, con la suciedad

incorporada, se elimina% 3esumiendo, los surfactantes limpian al actuar como

http://biomodel.uah.es/model2/lip/surfac-lung.htmhttp://biomodel.uah.es/model2/lip/surfac-lung.htm


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emulsificantes permitiendo que aceite y agua se me#clen para eliminar los

componentes grasos de las manc!as% 4ue el agua esté templada o caliente también

ayuda a liberar m$s suciedad de las prendas e igual ocurre con la agitación

mec$nica% La eficacia del lavado requiere, por tanto, de un equilibrio entre la energía

química que proporcionan el abón o el detergente (m$s otros posibles

componentes, la energía térmica (temperatura del agua y la energía mec$nica

(movimiento de la lavadora o del lavado a mano%

Tensioactivos y surfactantes

5el !ec!o de su doble afinidad, la molécula de anfífilo "no se siente bien" en el seno

de un solvente, sea este apolar o polar, puesto que e+istir$ siempre una interacción

que no ser$ satisfec!a% &s por esto que las moléculas de anfífilo muestran una fuertetendencia a migrar a las interfases, de forma tal, que su grupo polar se encuentre

dentro del agua y su grupo apolar se encuentre orientado !acia un solvente org$nico

o en la superficie% &n lo que sigue se llamar$ superficie el límite entre una fase

condensada y una fase gaseosa e interfase el límite entre dos fases condensadas%

&sta diferenciación es cómoda, pero no indispensable, y e+isten te+tos donde no se

reali#a% Los ingleses utili#an la palabra "surfactante" (agente activo de superficie

para denotar una sustancia que posee una actividad superficial o interfacial% &s

necesario !acer resaltar que todos los anfífilos no poseen tal actividad, para que esto

suceda es necesario que la molécula posea propiedades relativamente equilibradas,

quiere decir, que no sea ni demasiado !idrófila ni demasiado !idrófoba% La palabra

"surfactant" no tiene una traducción e+acta en espa0ol, lengua en la cual se usa el

término genérico de "tensoactivo", que se refiere a una actividad o a una acción

sobre la tensión superficial o interfacial, es decir sobre la energía libre de ibbs% &ste

término es equivalente a surfactante solo si se supone que la actividad superficial o

interfacial se traduce necesariamente por un descenso de la tensión, lo cual es

verdad en la mayor parte de los casos que tienen un interés pr$ctico% *saremos el

neologismo "surfactante" &n general, el término tensoactivo se refiere a una

propiedad de la sustancia% Los anfífilos tiene muc!as otras propiedades y se les

califica seg/n las aplicaciones: abones, detergentes, dispersantes, emulsionantes,


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espumantes, bactericida, in!ibidores de corrosión, antiest$tico, etc% o dentro de las

estructuras de tipo: membrana, microemulsión, cristal líquido, liposomas o gel%

Clasificación e los surfactantes

5esde el punto de vista comercial los surfactantes se clasifican seg/n su aplicación%

1in embargo se observa que muc!os surfactantes son susceptibles de ser utili#ados

en aplicaciones diferentes, lo que provoca confusiones% or tanto, se prefiere,

clasificarlos de acuerdo a la estructura de su molécula, o m$s e+actamente seg/n la

forma de disociación en el agua%

Los surfactantes aniónicos se disocian en un anión anfífilo y un catión, el cual es en

general un metal alcalino o un amonio cuaternario% 6 este tipo pertenecen los

detergentes sintéticos como los alquil benceno sulfonatos, los abones (sales de

sodio de $cidos grasos, los agentes espumantes como el lauril sulfato, los

!umectantes del tipo sulfosuccinato, los dispersantes del tipo lignosulfonatos, etc%

La producción de los surfactantes aniónicos representa alrededor del 778 de los

surfactantes producidos anualmente en el mundo% Los surfactantes noiónicos est$n

en el segundo rango por orden de importancia con un poco menos del 98 del total%

&n solución acuosa no se ioni#an, puesto que ellos poseen grupos !idrófilos del tipo

alco!ol, fenol, éter o amida% *na alta proporción de estos surfactantes pueden

tornarse relativamente !idrofílicos gracias a la presencia de una cadena poliéter del

tipo polió+ido de etileno% &l grupo !idrófobo es generalmente un radical alquilo o

alquil benceno y a veces una estructura de origen natural como un $cido graso,

sobre todo cuando se requiere una baa to+icidad% Los surfactantes catiónicos se

disocian en solución acuosa en un catión org$nico anfífilo y un anión generalmente

del tipo !alogenuro% La gran mayoría de estos surfactantes son compuestos

nitrogenados del tipo sal de amina grasa o de amonio cuaternario% La fabricación deestos surfactantes es muc!o m$s cara que la de los anteriores y es por esta ra#ón

que no se les utili#an salvo en caso de aplicación particular, como cuando se !ace

uso de sus propiedades bactericidas o de su facilidad de adsorción sobre sustratos

biológicos o inertes que poseen una carga negativa%


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&sta /ltima propiedad !ace que sean e+celentes agentes antiest$ticos,

!idrofobantes, así como in!ibidores de corrosión, y puedan ser utili#ados tanto en

productos industriales como para uso doméstico%

Fór!ulas esarrollaas e al"unos surfactantes corrientes

La combinación dentro de una misma molécula de dos caracteres:


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aniónico y catiónico producen un surfactante llamado anfótero, como por eemplo los

amino$cidos, las betaínas o los fosfolípidos; ciertos anfóteros son insensibles al p.,

otros son de tipo catiónico a p. $cido y de tipo aniónico a p. alto%

Los anfóteros son en general tan caros como los catiónicos y por esta ra#ón suutili#ación se reduce a aplicaciones particulares% .ace unos veinte a0os surgieron los

surfactantes poliméricos; estos son producidos asociando estructuras polimeri#adas

de tipo !idrofílico o lipofílico, en forma de bloques o de inertos% )iertos de estos

surfactantes son indispensables en procesos donde est$n involucrados

macromoléculas naturales como en la des!idratación de petróleo%

Proucción y usos

La producción mundial de abones, detergentes y otros surfactantes era del orden de

< =t (millones de toneladas en >? y de @7 =t en >9 la producción de surfactantes (,A =t se limitaba,

esencialmente, a los abones (sales de $cidos grasos producidos seg/n una

tecnología muy antígua% 6l final de la segunda guerra mundial se consiguen en el

mercado olefinas cortas, en particular propileno, que se obtienen como sub-producto

del cracBing catalítico y que no tenían en aquel entonces aplicación como el etileno%

&l bao costo de esta materia prima permite sustituir $cidos grasos por radicales

alquilo sintéticos% 6sí nacen los detergentes sintéticos del tipo alquil benceno

sulfonato que poco a poco reempla#ar$n los abones para m$quinas de lavar y en

otras aplicaciones domésticas% &l desarrollo del vapocraqueo en los a0os 7 para

fabricar etileno como materia prima para polímeros diversos, !a permitido también la

aparición en el mercado de surfactantes noiónicos en los cuales el grupo !idrofílico

es una cadena poliéter formada por policondensación de ó+ido de etileno%

&n >A7 las nuevas leyes de protección del ambiente limitan la utili#ación de los

alquilatos de polipropileno en la fabricación de los detergentes sintéticos, tanto en los

&stados *nidos como en &uropa% Los productores de surfactantes deben por tanto


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utili#ar materias primas un poco m$s costosas como los alquilatos lineales; como

consecuencia los alquil benceno sulfonatos siguen siendo los surfactantes m$s

baratos del mercado pero la diferencia del costo con los otros surfactantes se reduce%

&sta situación favorece por tanto el desarrollo de nuevos productos% &n los a0os

siguientes se observa una proliferación de nuevas fórmulas de todo tipo y una gran

diversificación en los usos industrial y doméstico% La producción de abones dea de

decrecer y su uso dentro de productos industriales o productos cosméticos no

medicinal aumenta r$pidamente%

Los surfactantes catiónicos y anfóteros aparecen en el mercado, pero su utili#ación

est$ limitada a aplicaciones particulares por su alto costo%

.ace unos die# a0os el mercado se !a estabili#ado y se reparte de la manerasiguiente:

Los surfactantes poliméricos no se reportan en general como surfactantes y por lo

tanto no entran dentro de las estadísticas correspondientes% 1e puede estimar que

representan un @8 del total, limit$ndose a las resinas sulfonadas o eto+iladas y a los

copolímeros bloque de ó+ido de etileno o de ó+ido de propileno% 1i se toman en

cuenta los polímeros !idrofílicos de tipo carbo+imetilcelulosa y otros polisac$ridos, se

obtendría una cifra m$s elevada, pero estos /ltimos, en general, no se utili#an por

sus propiedades surfactantes, sino como aditivos en formulaciones diferentes%


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Materias #ri!as #ara surfactantes

.oy el mercado de surfactantes presenta una gran variedad tanto desde el punto de

vista de la estructura química de las moléculas como de su costo% Las materias

primas utili#adas en su fabricación tienen orígenes diversos y su transformaciónpuede seguir un camino simple o compleo dependiendo del caso%

)on e+cepción de los aceites de resinas ("tall oil","rosin oil" ninguna materia prima

depende significativamente del mercado de surfactantes; en efecto, la industria de

surfactantes no utili#a en ning/n caso m$s del 8 de la producción mundial de una

materia prima o de un intermediario químico% or ra#ones de comodidad se clasifican

las materias primas para la fabricación de surfactantes seg/n su origen (natural, o

sintético a partir de un corte petrolero%

&sta clasificación corresponde también al orden cronológico% &n lo que sigue se

tratar$n solamente las materias primas de origen org$nico, es decir, las utili#adas

para obtener la parte !idrófoba o lipofílica de los surfactantes, y también el ó+ido de

etileno% Las otras materias primas utili#adas para obtener los grupos !idrofílicos

(compuestos del nitrógeno, o+ígeno, a#ufre ó fósforo son productos químicos

corrientes y su producción no tiene esencialmente nada que ver con la industria de

surfactantes%

Aceites y "rasas naturales$

Tri"lic%rios

La gran mayoría de los aceites y grasas naturales animales y vegetales son

triglicéridos, es decir, triésteres del glicerol (glicerina o propano triol y $cidos grasos%

or eemplo:

&'oleo'#al!ito'estear(na


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Otras sustancias naturales

aceites e)tra(os e la !aera

Las esencias e+traídas de ciertas coníferas como el pino contiene ésteres del glicerol

(ó de otros alco!oles y $cidos carbo+ílicos% 1e les llama corrientemente $cidos de

aceite de pino o resina, en inglés "rosin oil" o "tall oil"; la palabra "tall" equivale a pino

en sueco% 5urante el pulpae de la madera los ésteres son !idroli#ados y los $cidos

liberados% Cípicamente se obtiene 78 de $cidos grasos y 78 de otros $cidos

carbo+ílicos como el $cido abiético y sus derivados saturados%

Acio a*ietico

+i"nina y erivaos

La lignina representa alrededor del D8 de la materia prima no petrolera para la

fabricación de surfactantes% La lignina es un polímero tridimensional del grupo 9-

!idro+i-9- meto+i-fenil-propano que alcan#a pesos moleculares elevados (7%-

%% muestra una posibles estructura% 5urante el proceso del pulpae de la

madera la lignina se solubili#a en forma de sulfonatos u otros derivados con car$cter

surfactante%

Materia #ri!a e ori"en #etrolero

&n ra#ón del aumento considerable en la producción de surfactantes después de la

segunda guerra mundial, particularmente los detergentes, se busca utili#ar materias

primas petroleras, las cuales son en general m$s baratas que los productos


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naturales% ara formar un grupo lipofílico adecuado, se necesita una cadena

!idrocarbonada que posea entre @ y < $tomos de carbono% 1e encuentra este tipo

de sustancia en los cortes ligeros de destilación atmosférica y en el craqueo catalítico

y se puede producir, también, por di o trimeri#ación de olefinas en )D ó )9% @%D%

6L4*L6CE 636 6L4*L F&')&'E1 5espués de la segunda guerra mundial se

desarrollaron los procesos de craqueo catalítico con el fin de aumentar la producción

de gasolina de alto octanae% &stos procesos produci$n olefinas cortas (en particular

propileno las cuales no tenían una utilidad en ese momento% *na forma de utili#arlas

es producir polímeros cortos de D o 9 eslabones para obtener alfa olefinas en )@,

)7 o )


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Surfactantes noionicos

Princi#ales ti#os e surfactantes noionicos

5urante los /ltimos D a0os, los surfactantes noiónicos !an alcan#ado cada día

mayor importancia, !asta representar !oy m$s del @78 de la producción total de

surfactantes% &stos surfactantes noiónicos no producen iones en solución acuosa y

por este !ec!o son compatibles con cualquier otro tipo; es por esto que son

e+celentes candidatos para formulaciones compleas que se consiguen a menudo en

aplicaciones pr$cticas%

or otra parte estos surfactantes son menos sensibles a los electrolitos,

especialmente a los cationes divalentes, que los aniónicos, y pueden por lo tanto ser

utili#ados en presencia de una salinidad alta% Los surfactante noiónicos son buenos

detergentes, !umectantes y emulsionantes% 6lgunos poseen e+celentes propiedades

espumantes% 6lgunos presentan un muy bao nivel de to+icidad y se utili#an en la

fabricación de f$rmacos, cosméticos y alimentos%

.oy se consiguen surfactantes noiónicos en una gran cantidad de productos de uso

doméstico e industrial, condicionados bao forma de polvo ó líquidos% &+isten

numerosos tipos, sin embargo el mercado lo dominan los productos eto+ilados,

aquellos donde el grupo !idrofílico es una cadena poli-ó+ido de etileno fiada por la

función !idro+ilo o amina%


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.i*lio"rafia

H%L% 16L6&3 surfactantes

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