Deterjan

Deterjanlar ⓘ

Bir deterjan, seyreltik çözeltilerde temizleyici özelliklere sahip bir yüzey aktif madde veya yüzey aktif maddelerin bir karışımıdır. Çok çeşitli deterjanlar vardır; bunlar genellikle uzun zincirli alkil hidrojen sülfatın sodyum tuzları veya uzun zincirli benzen sülfonik asittir. En yaygın olarak bulunan deterjanlar alkilbenzen sülfonatlardır: sert suda daha fazla çözünen sabun benzeri bir bileşik ailesidir, çünkü polar sülfonatın (deterjanların) polar karboksilata (sabunun) göre sert suda bulunan kalsiyum ve diğer iyonlara bağlanma olasılığı daha düşüktür. ⓘ

Deterjan, petrol türevlerinden elde edilen, temizleme ve arıtma özelliği bulunan, toz, sıvı veya krem durumunda olabilen temizlik maddelerine verilen genel addır. Deterjanın sözlükteki tam karşılığı kir sökücü olup sabun dışındaki temizleyicilerin tümünü kapsar. Yüzey aktif özelliği nedeniyle temizleme işlerinde kullanılan, içinde yardımcı kimyasal maddeler de bulunduran karışımlara deterjan denilmektedir. ⓘ

Tanımlar

Deterjan kelimesi Latince detergens sıfatından, detergere fiilinden türetilmiştir, silmek veya parlatmak anlamına gelir. Deterjan, seyreltik çözeltilerde temizleyici özelliklere sahip bir yüzey aktif madde veya yüzey aktif maddelerin bir karışımıdır. Ancak, sabun da gerçek anlamda bir deterjan olmasına rağmen, geleneksel olarak deterjan, sabunun (doğal yağ asidinin bir tuzu) aksine sentetik temizleme bileşiklerini ifade etmek için kullanılır. Evsel bağlamlarda deterjan terimi, çamaşır deterjanı veya bulaşık deterjanı gibi ev temizlik ürünlerini ifade eder; bunlar aslında hepsi tek başına deterjan olmayan farklı bileşiklerin karmaşık karışımlarıdır. ⓘ

Deterjan, 'kir' olarak adlandırılan istenmeyen maddeleri bir substrattan (örneğin giysi) uzaklaştırma yeteneğidir. ⓘ

Yapı ve özellikler

Deterjanlar, her bir molekülün hidrofilik (polar) bir başa ve uzun bir hidrofobik (polar olmayan) kuyruğa sahip olduğu amfifilik yapıya sahip bir grup bileşiktir. Bu moleküllerin hidrofobik kısmı düz veya dallı zincirli hidrokarbonlar olabilir veya steroid bir yapıya sahip olabilir. Hidrofilik kısım daha çeşitlidir, iyonik veya iyonik olmayan olabilirler ve basit veya nispeten ayrıntılı bir yapıya sahip olabilirler. Deterjanlar suyun yüzey gerilimini azaltabildikleri için yüzey aktif maddelerdir. İkili yapıları hidrofobik bileşiklerin (yağ ve gres gibi) su ile karışımını kolaylaştırır. Hava hidrofilik olmadığından, deterjanlar aynı zamanda çeşitli derecelerde köpürtücü ajanlardır. ⓘ

Deterjan molekülleri miseller oluşturmak üzere bir araya gelir ve bu da onları suda çözünür hale getirir. Deterjanın hidrofobik grubu misel oluşumunun ana itici gücüdür, agregasyonu misellerin hidrofobik çekirdeğini oluşturur. Misel yağ, protein veya kir partiküllerini uzaklaştırabilir. Misellerin oluşmaya başladığı konsantrasyon kritik misel konsantrasyonudur (CMC) ve misellerin çözeltiyi iki faza ayırmak için daha fazla toplandığı sıcaklık, çözeltinin bulanıklaştığı ve deterjanın optimum olduğu bulutlanma noktasıdır. ⓘ

Deterjanlar alkali pH'da daha iyi çalışır. Deterjanların özellikleri monomerin moleküler yapısına bağlıdır. Köpürme yeteneği baş grup tarafından belirlenebilir, örneğin anyonik yüzey aktif maddeler yüksek köpüklü iken, noniyonik yüzey aktif maddeler köpürmeyen veya düşük köpüklü olabilir. ⓘ

Deterjanların kimyasal sınıflandırmaları

Deterjanlar, yüzey aktif maddelerin elektrik yüküne bağlı olarak dört geniş grupta sınıflandırılır. ⓘ

Anyonik deterjanlar

Tipik anyonik deterjanlar alkilbenzen sülfonatlardır. Bu anyonların alkilbenzen kısmı lipofilik, sülfonat kısmı ise hidrofiliktir. Dallanmış alkil gruplarına sahip olanlar ve doğrusal alkil gruplarına sahip olanlar olmak üzere iki çeşit popüler olmuştur. İlki, biyolojik olarak zayıf bir şekilde parçalanabildikleri için ekonomik olarak gelişmiş toplumlarda büyük ölçüde kullanımdan kaldırılmıştır. ⓘ

Anyonik deterjanlar en yaygın deterjan türüdür ve iç pazarlar için yılda tahmini 6 milyar kilogram anyonik deterjan üretilmektedir. ⓘ

Deoksikolik asit (DOC) gibi safra asitleri, katı ve sıvı yağların sindirimine ve emilimine yardımcı olmak için karaciğer tarafından üretilen anyonik deterjanlardır. ⓘ

Üç çeşit anyonik deterjan: dallanmış sodyum dodesilbenzensülfonat, doğrusal sodyum dodesilbenzensülfonat ve bir sabun. ⓘ

Katyonik deterjanlar

Katyonik deterjanlar anyonik olanlara benzer, ancak kuaterner amonyum hidrofilik anyonik sülfonat grubunun yerini alır. Amonyum sülfat merkezi pozitif yüklüdür. Katyonik yüzey aktif maddeler genellikle zayıf deterjan özelliğine sahiptir. ⓘ

İyonik olmayan deterjanlar

İyonik olmayan deterjanlar, yüksüz, hidrofilik baş grupları ile karakterize edilir. Tipik iyonik olmayan deterjanlar polioksietilen veya bir glikozit bazlıdır. İlkinin yaygın örnekleri arasında Tween, Triton ve Brij serisi yer alır. Bu maddeler aynı zamanda etoksilatlar veya PEGilatlar ve bunların metabolitleri olan nonilfenol olarak da bilinir. Glikozitler, yüksüz hidrofilik baş grupları olarak bir şekere sahiptir. Örnekler arasında oktil tiyoglukozid ve maltozidler bulunmaktadır. HEGA ve MEGA serisi deterjanlar benzerdir, baş grup olarak bir şeker alkolüne sahiptir. ⓘ

Amfoterik deterjanlar

Amfoterik veya zwitteriyonik deterjanlar belirli bir pH aralığında zwitteriyonlara sahiptir ve eşit sayıda +1 ve -1 yüklü kimyasal grupların varlığından kaynaklanan net bir sıfır yüke sahiptir. Örnekler arasında CHAPS bulunmaktadır. ⓘ

Tarihçe

Sabunun, M.Ö. 2.500'de Sümerler zamanından beri çamaşır yıkamak için yüzey aktif madde olarak kullanıldığı bilinmektedir. Eski Mısır'da soda, yıkama katkı maddesi olarak kullanılmıştır. 19. yüzyılda, örneğin zeytinyağından sentetik yüzey aktif maddeler oluşturulmaya başlandı. Sodyum silikat (su camı) 1860'larda Amerika Birleşik Devletleri'nde sabun yapımında kullanıldı ve 1876'da Henkel, sabunla birlikte kullanılabilen ve Almanya'da "evrensel deterjan" (Universalwaschmittel) olarak pazarlanan sodyum silikat bazlı bir ürün sattı. Soda daha sonra sodyum silikat ile karıştırılarak Almanya'nın ilk marka deterjanı Bleichsoda üretildi. 1907 yılında Henkel, çamaşırları elle ovma zahmetini ortadan kaldırmak için ilk 'kendiliğinden etkili' çamaşır deterjanı Persil'i piyasaya sürmek üzere bir ağartma maddesi olan sodyum perboratı da ekledi. ⓘ

Birinci Dünya Savaşı sırasında sabun yapmak için gereken sıvı ve katı yağ sıkıntısı yaşandı. Sabuna alternatif bulmak amacıyla Almanya'da kimyagerler tarafından kömür katranından elde edilen hammadde kullanılarak sentetik deterjanlar üretildi. Ancak bu ilk ürünler yeterli deterjan gücü sağlayamadı. 1928'de yağ alkolünün sülfatlanmasıyla etkili bir deterjan elde edildi, ancak 1930'ların başında düşük maliyetli yağ alkolleri elde edilene kadar büyük ölçekli üretim mümkün olmadı. Üretilen sentetik deterjan, sert suda sabundan daha etkili ve daha az köpük oluşturuyordu ve ayrıca asit ve alkali reaksiyonları ortadan kaldırabiliyor ve kiri ayrıştırabiliyordu. Yağlı alkol sülfat içeren ticari deterjan ürünleri ilk olarak 1932 yılında Almanya'da Henkel tarafından satılmaya başlandı. Amerika Birleşik Devletleri'nde deterjanlar 1933 yılında Procter & Gamble (Dreft) tarafından öncelikle sert su bulunan bölgelerde satılmaya başlanmıştır. Ancak ABD'deki satışlar, 1940'ların başında geliştirilen etkili fosfat yapıcı ilaveli 'yapılı' deterjanların piyasaya sürülmesine kadar yavaş büyümüştür. Yapıcı, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının şelatlanması yoluyla suyu yumuşatarak yüzey aktif maddelerin performansını artırır, alkali pH'ın korunmasına yardımcı olur, ayrıca kir parçacıklarını dağıtır ve çözelti içinde tutar. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra petrokimya endüstrisinin gelişmesi de bir dizi sentetik yüzey aktif maddenin üretimi için malzeme sağladı ve alkilbenzen sülfonatlar kullanılan en önemli deterjan yüzey aktif maddeleri haline geldi. 1950'lere gelindiğinde, çamaşır deterjanları yaygınlaşmış ve gelişmiş ülkelerde çamaşırların temizlenmesinde büyük ölçüde sabunun yerini almıştır. ⓘ

Yıllar içinde, çeşitli amaçlar için birçok deterjan türü geliştirilmiştir; örneğin, önden yüklemeli çamaşır makinelerinde kullanılmak üzere düşük köpüklü deterjanlar, yağ ve kiri çıkarmada etkili ağır hizmet deterjanları, çok amaçlı deterjanlar ve özel deterjanlar. Bulaşık makinesi deterjanları, şampuan, diş macunu, endüstriyel temizleyiciler ve çamur veya tortu oluşumunu azaltmak veya önlemek için yağlayıcılar ve yakıtlar gibi çamaşırhane kullanımı dışında çeşitli ürünlere dahil edilirler. Deterjan ürünlerinin formülasyonu ağartıcı, kokular, boyalar ve diğer katkı maddelerini içerebilir. Ancak deterjanda fosfat kullanımı, besin kirliliğine ilişkin endişelere ve deterjan formülasyonunda değişiklik taleplerine yol açmıştır. Ayrıca, dallı alkilbenzen sülfonat (tetrapropilenbenzen sülfonat) gibi çevrede kalıcı olan yüzey aktif maddelerin kullanımına ilişkin endişeler de ortaya çıkmış ve bu da bunların doğrusal alkilbenzen sülfonat gibi biyolojik olarak daha fazla parçalanabilen yüzey aktif maddelerle değiştirilmesine yol açmıştır. Yıllar içindeki gelişmeler arasında enzimlerin kullanımı, zeolit A ve NTA gibi fosfatların ikameleri, ağartıcı aktivatörü olarak TAED, biyolojik olarak parçalanabilen ve cilt için daha yumuşak olan şeker bazlı yüzey aktif maddeler ve diğer çevre dostu ürünlerin yanı sıra tabletler, jeller ve kapsüller gibi dağıtım şeklindeki değişiklikler yer almaktadır. ⓘ

Başlıca deterjan uygulamaları

Çamaşır deterjanı kapsülleri. ⓘ

Ev temizliği

Deterjanların en büyük kullanım alanlarından biri bulaşık ve çamaşır yıkama dahil olmak üzere ev ve mağaza temizliğidir. Bu deterjanlar genellikle toz veya konsantre çözeltiler halinde bulunur ve bu deterjanların formülasyonları genellikle yüzey aktif maddelerin yanı sıra çeşitli kimyasalların karmaşık karışımlarıdır, bu da uygulamanın çeşitli taleplerini ve son derece rekabetçi tüketici pazarını yansıtır. Bu deterjanlar aşağıdaki bileşenleri içerebilir:

• yüzey aktif maddeler
• köpük regülatörleri̇
• inşaatçılar
• çamaşır suyu
• ağartıcı aktivatörleri
• enzimler
• boyalar
• PARFÜMLER
• diğer katkı maddeleri ⓘ

Yakıt katkıları

İçten yanmalı motorların hem karbüratör hem de yakıt enjektörü bileşenleri, kirlenmeyi önlemek için yakıtlardaki deterjanlardan yararlanır. Konsantrasyonlar yaklaşık 300 ppm'dir. Tipik deterjanlar uzun zincirli aminler ve poliizobütenamin ve poliizobütenamid/süksinimid gibi amidlerdir. ⓘ

Biyolojik reaktif

Reaktif sınıfı deterjanlar, biyolojik hücrelerde bulunan integral membran proteinlerinin izolasyonu ve saflaştırılması için kullanılır. Hücre zarı çift tabakalarının çözünürleştirilmesi, iç zar tek tabakasına girebilen bir deterjan gerektirir. Deterjanların saflığı ve karmaşıklığındaki gelişmeler, iyon kanalları gibi önemli membran proteinlerinin yapısal ve biyofiziksel karakterizasyonunu kolaylaştırmış, ayrıca lipopolisakkarit, taşıyıcılar, sinyal reseptörleri ve fotosistem II'yi bağlayarak membranı bozmuştur. ⓘ

Deterjan katkı maddeleri

• Kompleksleştiriciler
• Ağartıcılar ve Stabilizatörler
• Korozyon önleyiciler
• Optik beyazlatıcılar
• Kolloidal taşıyıcılar
• Köpük ayarlayıcılar
• pH ayarlayıcılar
• Dolgu maddeleri (nem çekiciler ve topaklamayı önleyiciler)
• Dezenfektanlar
• Parfüm
• Ovucular, enzimler ve diğer aktif madde katkıları
• Boraks (Kompleksleştirici çeşidi olup çok düşük bir etkiye sahiptir, çamaşır sodası ya da yemek sodası çok daha fazla etkili olacaktır.) ⓘ