¿Por qué limpian los detergentes?

Aunque los babilonios conocían ya el jabón, hasta el siglo XIX nadie se hizo esta pregunta. Fue un químico francés quien explicó, en 1823, cómo actuaban. He aquí la respuesta.

Leonardo da Vinci es uno de los mitos de la ciencia en gran medida porque, en una época en la que negar a los clásicos suponía jugarse el pellejo, vino a afirmar algo así como que sólo creía en lo que podía ver con sus ojos y comprobar de primera mano. Ahora nosotros podemos poner en práctica este principio “davincianó” para dar respuesta ala cuestión que nos ocupa aquí ¿por qué limpian los detergentes?

Si llenamos una botella con agua y un chorro de aceite, y a continuación agitamos, observamos que se forma una emulsión; es decir, el aceite se divide en gotitas dispersas en el volumen de agua. No obstante, al cesar la agitación no tarda en restablecerse la situación inicial. Pero si al sistema agua-aceite añadimos unas gotas de detergente y volvemos a agitar, comprobaremos que la emulsión se estabiliza y las gotitas de grasa permanecerán separadas y dispersas en el agua a partir de ese momento.

¡Eureka!, acabamos de, no ya presenciar, sino incluso de obrar el "milagro" del detergente. Aunque, en realidad, esta situación tiene poco de milagro y sí mucho de proceso químico-físico a escala molecular.

Sucede que las moléculas que componen el principio activo de los detergentes —idénticas en cuanto a su estructura y modo de actuación a las de los jabones—sufren de una acusada doble personalidad que se manifiesta en su estructura y propiedades físicas. En ellas se distinguen dos partes bien diferenciadas: una larga cadena hidrocarbonada, la "cola", y un grupo ácido, la "cabeza". La primera es de naturaleza hidrófoba y lipófila, es decir, huye del agua y siente afinidad por la grasa. En cambio, la cabeza es hidrófila, por lo que lo suyo es "sumergirse" en el agua. Así, al añadir el detergente al sistema agua-aceite, estas moléculas se disponen en grupos con la cola apuntando hacia el interior, rodeando las gotitas de grasa y las cabezas, orientadas hacia el exterior, en contacto con el agua. El resultado es la formación de unos cúmulos esféricos, denominados 'micelas", en cuyo interior queda "secuestrada" la grasa.

Como la suciedad se adhiere a la superficie de la ropa y de los objetos por medio de una película grasa, la presencia del detergente facilita su eliminación, al envolver las partículas de "suciedad grasa" formando cúmulos que se dejan arrastrar por el agua sin mayores problemas. Eso sí, es necesario que el "tirón" del lado hidrófilo sea mayor que el del lipófilo, porque de lo contrario, en lugar de arrancarla suciedad sólo se conseguiría hidratar el objeto.

Los detergentes aún presentan otra propiedad muy interesante para su aplicación como productos de limpieza y que, de nuevo, se puede observar con un sencillo experimento: si llenamos un vaso con agua y colocamos cuidadosamente una aguja en su superficie, "milagrosamente" no se hunde. Es un claro ejemplo de lo que en física se denomina "tensión superficial".

En el interior del vaso, una molécula de agua está rodeada por otras moléculas, y todas ellas están unidas por enlaces moleculares, como si estuvieran unidas por muelles. En la superficie, esa molécula tiene enlaces a su lado y debajo. La aguja empuja las moléculas de agua al fondo, y las adyacentes las empujan hacia arriba, para devolverlas a su posición inicial. Si estas fuerzas sólo fueran un 2 por ciento más intensas, no podríamos entrar en la piscina, pongamos por caso. La tensión superficial es la que hace que el agua forme gotas y no se desparrame, que sus moléculas prefieran permanecer bien apiñadas en lugar de, por ejemplo, desfilar en fila india entre las fibras de los tejidos, lo que sería un gran inconveniente a la hora de lavar. Necesitamos que el agua empape bien las prendas, es decir, que pueda penetrar bien en el interior de los tejidos. Éste es el segundo objetivo del detergente: reducirla tensión superficial, para actuar con más eficacia. Y lo consigue: en nuestro vaso, si añadimos unas gotitas de detergente, la aguja se hundirá, al reducirse en gran medida dicha tensión.