surfactantes

Universidad del Bío-Bío
Departamento de Ingeniería en Alimentos
Asignatura: Termodinámica de Alimentos
Profesor: Sergio M. Acuña Nelson


Apunte. Surfactantes

Es común encontrar, en un amplio rango de tópicos relacionados a superficies y coloides, referencias a especies químicas que tienen una especial propensión a concentrarse (o adsorberse) en la interfase, o formar agregadoscoloidales en solución a concentraciones molares muy bajas.

Dichos materiales reciben el nombre general de agentes superficiales activos, tensoactivos o surfactantes.


Requerimientos estructurales básicos para la actividad superficial

Los surfactantes poseen una estructura química característica que consiste de componentes moleculares que tienen pequeña o nula atracción por la fase envolvente(solvente), normalmente llamado grupo liofóbico, y unidades químicas que tienen una gran atracción por esta fase, llamado grupo liofílico. Estos compuestos pueden estar compuestos por una cabeza hidrofílica y una cola hidrófoba, como los observados en la Figura 1.


Figura 1. Esquema de un surfactante típico.

Aunque en principio, la actividad superficial y los conceptos relacionados sonaplicables a cualquier sistema compuesto de al menos una fase condensada, gran parte de la literatura científica y tecnológica está referida a solventes acuosos y sus interacciones con una segunda fase. Como resultado, el término hidrofóbico es empleado en lugar del término más general liofóbico; análogamemente, hidrofílico es empleado en vez de liofílico.

Los materiales que poseen grupos químicosinduciendo actividad superficial son generalmente referidos como anfifílicos (gusto por ambos), indicando que tienen alguna afinidad por dos fases esencialmente inmiscibles.

Cuando un material activo superficialmente es disuelto en un solvente (ya sea agua o un líquido inorgánico), la presencia del grupo liofóbico causa una desfavorable distorsión de la estructura del líquido, aumentando laenergía de todo el sistema. En una solución de surfactante acuoso, por ejemplo, dicha distorsión (en este caso orden) de la estructura del agua por los grupos hidrofóbicos disminuye la energía total del sistema (ver Figura 2). La entropía es aumentada cuando las moléculas surfactantes son transportadas a la interfase y las moléculas de agua asociadas son relajadas.


Figura 2. Disposición demoléculas de agua alrededor de un surfactante.

De este modo, el surfactante se adsorbe preferentemente en la interfase, o puede bajo otros procesos disminuir la energía del sistema (formando micelas).

La estructura anfifílica de moléculas surfactantes no sólo resulta en la adsorción de moléculas de surfactante en la interfase y la consecuente alteración de la correspondiente energía, sino quetambién resulta en la orientación preferencial de las moléculas adsorbidas ya que los grupos liofóbicos son dirigidos hacia fuera del bulto de la fase solvente, como se observa en la Figura 3.

Figura 3. Esquema que representa el transporte de sustancias surfactantes a la superficie o interfase.

Las estructuras químicas teniendo convenientes propiedades de solubilidad para la actividadsurfactante varían con la naturaleza del sistema solvente a ser empleado y las condiciones de uso. En agua, el grupo hidrófobo (cola) puede ser, por ejemplo, un hidrocarburo, fluorocarburo, o cadenas de siloxano de suficiente longitud para producir las características de solubilidad deseadas cuando se enlacen a un grupo hidrofílico conveniente. El grupo hidrofílico (cabeza) puede ser iónico o altamentepolar, de manera que puede actuar como solubilizante. En un solvente no polar, como el hexano, los mismos grupos pueden funcionar en sentido opuesto.

Clasificación de los surfactantes

Los surfactantes pueden ser clasificados en varias formas. Una de las más comunes es de acuerdo a su aplicación, así los surfactantes pueden ser clasificados en:
- Emulsificadores
- Agentes espumantes
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