Τα χημικά αίτια της δράσης των μέσων καθαρισμού

Τα χημικά αίτια της δράσης των μέσων καθαρισμού

Γιατί καθαρίζει το σαπούνι; Γιατί στο σκληρό νερό χρειάζεται απορρυπαντικό; Πώς λευκαίνει η χλωρίνη και πώς το λουλάκι;

Ο καθαρισμός των ρούχων, των πιάτων, αλλά και των μαλλιών μας θα ήταν εύκολος, αν οι διάφοροι ρύποι και λεκέδες διαλύονταν στο νερό, γιατί τότε δε θα χρειαζόταν τίποτα άλλο παρά ένα ξέβγαλμα. Αλλά οι διαλύτες, όπως το νερό, επιδείχνουν επιλεκτικότητα στις ουσίες που διαλύουν. Είναι θέμα έλξης: Αν τα μόρια του διαλύτη ελκύονται πιο ισχυρά μεταξύ τους απ' ό,τι με τα μόρια των ρύπων, τότε δεν μπορούν να τους διαλύσουν εύκολα. Δυστυχώς, πολλές από τις βρωμιές που θέλουμε να ξεφορτωθούμε δεν είναι υδατοδιαλυτές.

Το νερό είναι εξαίρετος διαλύτης για πολικές ουσίες, όπως τα άλατα, που διασπώνται σε ηλεκτρικά φορτισμένα ιόντα, ή τα σάκχαρα, που επίσης έχουν φορτισμένες περιοχές. Το ίδιο το νερό είναι πολική χημική ένωση: Τα δύο άτομα υδρογόνου που περιέχει το μόριό του έχουν ένα μικρό θετικό φορτίο και το άτομο του οξυγόνου ένα ισομέγεθες αρνητικό φορτίο. Οταν τα μόρια του νερού συναντήσουν ένα μόριο κάποιας πολικής ουσίας, η ηλεκτροστατική έλξη τα κάνει να «αγκαλιάσουν» το μόριο και να το παρασύρουν μαζί τους. Αλλά οι μη πολικές ουσίες, όπως τα λίπη και τα έλαια, δεν έχουν φορτισμένες περιοχές που να ελκύουν το νερό. Αυτοί οι ρύποι μπορούν να διαλυθούν μόνο από μη πολικούς διαλύτες, που συχνά είναι τοξικές και βλαβερές για το περιβάλλον οργανικές ενώσεις.

Απάντηση στο πρόβλημα αυτό έρχονται να δώσουν τα σαπούνια και τα απορρυπαντικά. Τα μόριά τους είναι πολικά στο ένα άκρο και μη πολικά στο άλλο. Γι' αυτό κινούνται με την ίδια άνεση τόσο σε πολικά, όσο και σε μη πολικά περιβάλλοντα. Στο νερό, τα μόρια των σαπουνιών και των απορρυπαντικών σχηματίζουν μικροσκοπικά σφαιρίδια, τα μικκύλια, που έχουν τα φορτισμένα άκρα στραμμένα προς τα έξω και τα μη φορτισμένα προς το εσωτερικό του μικκυλίου. Τα μη πολικά άκρα διαλύουν τα λίπη εγκλωβίζοντας και παρασύροντας τα μόριά τους.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: Αρθρο του Λούις Μπλούμφιλντ στο «Scientific American»

    

Ξέρατε ότι...

Οταν βρέχονται τα μαλλιά, αλλά και πολλά υφάσματα αποκτούν ένα ασθενές αρνητικό φορτίο. Αυτό το φορτίο απωθεί τα αρνητικά φορτισμένα μικκύλια σαπουνιού ή απορρυπαντικού και δεν τους επιτρέπει να εναποθέσουν και πάλι τα μόρια λιπαρής βρωμιάς που μεταφέρουν. Αντίθετα τα μοριακά ιόντα στα περισσότερα μαλακτικά και κοντίσιονερ έχουν θετικά φορτισμένα άκρα, που τα έλκουν στα μαλλιά και τα υφάσματα, επιτρέποντάς τους να παραμείνουν εκεί καθώς το νερό εξατμίζεται. Στη συνέχεια εκδηλώνουν τη μαλακτική ή ενυδατική συμπεριφορά τους.

Δύο σε ένα

Είναι δύσκολο να συνδυαστεί σαμπουάν και κοντίσιονερ σε ένα δοχείο, ακριβώς γιατί τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα του σαμπουάν και τα θετικά φορτισμένα ιόντα του κοντίσιονερ τείνουν να εμποδίζουν το ένα το άλλο. Γι αυτό τα καθαριστικά μαλλιών που περιέχουν και τα δύο, εγκλωβίζουν τα μόρια του κοντίσιονερ σε κρυσταλλικά κελύφη ή συμπλέγματα μορίων που ανοίγουν μόνο όταν εκτεθούν σε περίσσεια νερού. Ετσι τα μόρια του κοντίσιονερ είναι κρυμμένα όσο σαπουνίζεστε και απελευθερώνονται στο ξέβγαλμα.

Στεγνό καθάρισμα

Πολλά υφάσματα φέρουν πολωμένες χημικές ομάδες στις οποίες τα μόρια του νερού προσκολλώνται σθεναρά, κάνοντάς τα να ξεχειλώνουν όταν βρέχονται. Οταν οι ίνες του υφάσματος στεγνώσουν επιστρέφουν στο αρχικό τους μέγεθος, αλλά όχι στο αρχικό τους σχήμα. Το αποτέλεσμα είναι η αλλαγή της μορφής του ρούχου. Για να αποφευχθεί το φαινόμενο αυτό, στα συγκεκριμένα υφάσματα πρέπει να γίνεται στεγνό καθάρισμα με μη πολωμένους, αλλά, δυστυχώς, τοξικούς διαλύτες. Συχνά, στους διαλύτες αυτούς προστίθενται απορρυπαντικά για να δημιουργήσουν αντίστροφα μικκύλια (με τα φορτισμένα άκρα των μορίων στο κέντρο του μικκυλίου) που μπορούν να διαλύσουν βρωμιές πολικών ουσιών (συνήθως υδατοδιαλυτών).

    

Σαπούνια

Τα περισσότερα σαπούνια είναι άλατα λιπαρών οξέων και αποτελούνται από θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου και αρνητικά φορτισμένες οργανικές (ανθρακικές) αλυσίδες. Τα φορτία των αρνητικών ιόντων βρίσκονται στο ένα άκρο τους, όπου η μη πολική αλυσίδα τελειώνει με μια πολική ομάδα που λέγεται καρβοξύλιο. Οταν προσθέτετε σαπούνι στο νερό, τα θετικά ιόντα του σαπουνιού κατανέμονται ομοιόμορφα, ενώ οι αρνητικά φορτισμένες αλυσίδες σχηματίζουν μικκύλια, δηλαδή μικροσκοπικά συσσωματώματα με ακτινική διάταξη. Οι αλυσίδες αυτές μειώνουν επίσης την επιφανειακή τάση του νερού με αποτέλεσμα τα σταγονίδιά του να διαβρέχουν καλύτερα τα υφάσματα.

    

Λευκαντικά

Μερικοί λεκέδες, όπως από μελάνη, προσκολλώνται τόσο ισχυρά στα υφάσματα που δεν μπορούν να διαλυθούν, παρά μόνο να καταστραφούν. Το χρώμα τους συχνά το οφείλουν σε ασθενώς συνδεδεμένα ηλεκτρόνια, σαν αυτά που δημιουργούν τους διπλούς δεσμούς στην ανθρακική αλυσίδα των οργανικών ενώσεων. Τα λευκαντικά χρησιμοποιούν άτομα όπως το οξυγόνο και το χλώριο που έχουν την τάση να αφαιρούν ηλεκτρόνια από άλλες ουσίες και στην περίπτωση που συζητάμε αυτό γίνεται κυρίως από τα σημεία των διπλών δεσμών. Αλλάζοντας τη δομή του μορίου του λεκέ, αυτός γίνεται συνήθως άχρωμος και... αόρατος.

    

Απορρυπαντικά

Δυστυχώς, το σαπούνι δεν είναι αποτελεσματικό στο σκληρό νερό (νερό με πολλά άλατα). Τα θετικά φορτισμένα ιόντα ασβεστίου, μαγνησίου και σιδήρου στο σκληρό νερό ενώνονται με τις αρνητικά φορτισμένες αλυσίδες και αντί για το σχηματισμό μικκυλίων καταβυθίζονται άλατα που επικάθονται στα υφάσματα, προκαλώντας το λεγόμενο γάριασμα. Αντίθετα, τα απορρυπαντικά δεν έχουν πρόβλημα με το σκληρό νερό. Διαθέτουν συνθετικές πολικές ομάδες ενωμένες με την ανθρακική αλυσίδα που τους επιτρέπουν και σ' αυτές τις συνθήκες το σχηματισμό μικκυλίων. Αν και οι ομάδες αυτές φέρουν αρνητικό φορτίο, η έλξη τους προς τα θετικά ιόντα του σκληρού νερού είναι μικρή και γι' αυτό καθαρίζουν καλά.

    

Ενισχυτικά λεύκανσης

Με τη γήρανση (λόγω οξείδωσης κλπ.) τα λευκά υφάσματα αποκτούν μια κιτρινωπή απόχρωση γιατί αρχίζουν να απορροφούν φως στο μπλε άκρο του φάσματος, αντί να το ανακλούν κι αυτό όπως και τα υπόλοιπα χρώματα. Για να αντισταθμιστεί το γεγονός αυτό μπαίνουν ενισχυτικά λεύκανσης στα περισσότερα απορρυπαντικά. Πρόκειται για φθορίζουσες βαφές που απορροφούν το αόρατο υπεριώδες φως και το επανεκπέμπουν σαν μπλε φως. Αυτό το επιπλέον μπλε φως κρύβει την κιτρινίλα του υφάσματος. Οταν ένα λευκασμένο ύφασμα εκτεθεί απευθείας στις ηλιακές ακτίνες, η φθορίζουσα βαφή δίνει μια έντονη γαλάζια φωταύγεια που το κάνει να φαίνεται λαμπερά λευκό. Είμαστε τόσο συνηθισμένοι σ' αυτό το λευκό, που σχεδόν όλα τα λευκά υφάσματα υποβάλλονται στο εργοστάσιο κατασκευής τους σε επεξεργασία με ενισχυτικά λεύκανσης, ώστε το λευκό τους να ανταποκρίνεται σ' αυτό το καθιερωμένο πια πρότυπο λευκού.