Molculas de agua y tensin de superficieElaguatiene propiedades nicas que la hacen "pegajosa" en su superficie. Cada molcula de agua individual posee un tomo de oxgeno grande y dos pequeos tomos de hidrgeno. stos mantienen unacargalevemente negativa y hacen que la molcula de agua sea polar. Estos tomos de hidrgeno "llegan" a los tomos de oxgeno desde otras molculas de agua y crean enlaces de hidrgeno temporales dentro del agua. Cada molcula de agua experimenta un arrastre de otras molculas de agua desde todas las direcciones, pero las molculas de agua de la superficie no poseen molculas por encima de la misma para tirar de ellos. Estas molculas de agua poseen ms atraccin del agua debajo que de la superficie arriba. Esta diferencia en la fuerza rene a las molculas de agua en la superficie y forma una "piel" mejor conocida como tensin superficial.Detergente y jabnEljabny el detergente comparten sus propiedades, excepto lafuentede aceite en ellos. Muchos jabones utilizan grasas naturales, mientras que los detergentes utilizan petrleo refinado. Las molculas de jabn y detergente tienen dos extremos que actan como un puente entre las molculas de agua y las de grasa. Esto permite que el jabn o detergente se una a la grasa de un plato sucio y utilice el otro extremo de la molcula de detergente para trabarse al agua para que sea arrastrado.Quiebre de tensin de superficie del detergente y jabnLos dos extremos en las molculas de detergente son capaces de romper la tensin superficial del agua. El extremo de la molcula de detergente que se une a la grasa (grasa) intenta evitar ser alrededor de las molculas de agua. Esto es conocido como hidrofobia o temor al agua. Al intentar alejarse de las molculas de agua, los extremos hidrofbicos de las molculas de detergente empujan hacia arriba, donde est la superficie. Esto debilita los enlaces de hidrgeno que mantienen las molculas de agua juntas en la superficie. El resultado es un quiebre en la tensin superficial del agua.Jabones y detergentesLos jabones son sustancias que alteran la tensin superficial (disminuyen la atraccin de las molculas de agua entre s en la superficie) de los lquidos, especialmente el agua. Este tipo de sustancias se denominan tensoactivas. Los jabones se utilizan como agentes limpiadores debido a la estructura singular de estos iones orgnicos especiales. Cuando un objeto est sucio, casi siempre se debe a la adhesin de capas de grasa o aceite que a su vez contienen polvo y partculas extraas. Si el objeto es lavado con agua no se elimina gran parte de la suciedad, sin embargo, cuando se agrega jabn al agua, puede disolverse para dar iones carboxilato, estos iones tienen un extremo inico que es muy soluble en agua y un extremo de la cadena larga de hidrocarburos tiene una fuerte atraccin para las molculas de aceite y grasa, los extremos que atraen al aceite penetran en las capas de aceite y grasa y las disuelven y a su vez, los extremos inicos se siguen disolviendo en agua, stos tienden a hacer que se desprendan las partculas de grasa y aceite a la solucin, de manera que se puedan remover. Esta clase de accin limpiadora se denomina accin detergente.

Los jabones presentan la desventaja de que si se usan en agua dura, tienden a formar sales con los cationes de los metales formando "natas" que neutralizan su accin. Una alternativa a este problema, surgi cuando se empezaron a sintetizar otros compuestos orgnicos a partir de compuestos qumicos del petrleo, que tienen accin detergente por lo que se les denomina en forma genrica como detergentes. La mayora de los detergentes son compuestos de sodio del sulfonato de benceno substituido, denominados sulfatos lineales de alquilos (las), hay otros que son los alquilbencen sulfatos de cadena ramificada (abs) que se degradan mas lentamente que los las. El extremo sulfato es soluble en agua y el extremo del hidrocarburo es soluble en aceite, cumpliendo con sto las caractersticas de los jabones antes mencionadas. La ventaja de los detergentes es que no forman natas con el agua dura. Por su amplia utilidad los detergentes se usan tanto en la industria como en los hogares, sin embargo, puesto que se emplean en grandes cantidades constituyen una fuente de contaminacin del agua. En cuanto a la biodegradabilidad, tanto los detergentes como los jabones son biodegradables, pero la biodegradabilidad se ve limitada si estos compuestos se encuentran en exceso en un cuerpo de agua.

En el mercado se encuentran cuatro tipos de detergentes sintticos: detergentes aninicos, que contienen comnmente como grupos solubles, sulfatos y sulfonatos de sodio; detergentes catinicos, que son principalmente compuestos cuaternarios de amonio, detergentes no inicos como los productos de condensacin del xido de etileno con materiales fenlicos o cidos grasos y detergentes biolgicos los cuales contienen enzimas para eliminar algunos tipos especficos de manchas de la ropa.

Los detergentes aninicos y especialmente los sulfonatos, son los que se utilizan ms, cuestan poco y son estables en aguas duras. Los detergen-tes catinicos poseen las mejores propiedades bactericidas y bacteriostticas, pero son bastante caros y slo se usan en instituciones de salud para limpieza de utensilios. Los detergentes no inicos tienen una aplicacin industrial algo mayor que la domstica. Por ultimo los detergentes biolgicos, a los cuales se les llama as cuando adems de contener uno de los surfactantes (las abs) contienen enzimas con lo cual proporcionan mayores ventajas en el lavado de la ropa; se encuentran muy distribuidos en el mercado a precios accesibles.

Uno de los principales problemas que causa el uso de detergentes, es que los de tipo comercial deben contener ciertos aditivos que se pueden convertir en graves contaminantes del agua. Entre los principales aditivos estn pequeas cantidades de perfumes, blanqueadores, abrillantadores pticos, estos ltimos son tinturas que le dan a la ropa un aspecto de limpieza; y los agentes espumantes; es importante recalcar que la produccin de espuma de un detergente esta determinada por el tipo de surfactante que ste contenga, as de este modo, los surfactantes aninicos producen abundante espuma, los surfactantes catinicos producen una cantidad muy limitada de espuma y los surfactantes no inicos casi no producen espuma, adems de que la formacin de espuma es ayudada por ciertos aditivos espumantes que se agregan a la frmula, ya que la gente tiende a relacionar la capacidad de produccin de espuma con la capacidad limpiadora, aunque la produccin de espuma no tiene nada que ver con la eficacia del detergente. Adems de los antes mencionados, el principal aditivo de los detergentes es un compuesto llamado tripolifosfato de sodio, al que se le denomina en forma genrica como fosfato. Actualmente se encuentran en el mercado los llamados detergentes antibacteriales, los cuales contienen agentes bactericidas, sto en parte es bueno pero si se usa este detergente en exceso, entonces el agente bactericida llega a los cuerpos de agua y mata una buena proporcin de los microorganismos presentes en ste, disminuyendo la capacidad de los microor-ganismos para degradar al detergente.

Hasta 1970 un detergente tpico de lavandera de gran potencia contena 50% de tripolifosfato de sodio (fosfato) y slo un 18% de las (Dickson, 1980), que como se mencion anteriormente es el las el que tiene la accin detergente, desde entonces algunos fabricantes han reducido el porcentaje de fosfatos. El aditivo de fosfato (tripolifosfato de sodio) se le conoce como formador, estos formadores tienen tres funciones bsicas: primero, actuando como bases, hacen que el agua de lavado sea bsica sto es, un pH alto necesario para la accin del detergente; en segundo lugar, los fosfatos reaccionan con los iones del agua dura, como los iones calcio y magnesio, en tal forma que stos no llegan a interactuar con el detergente, no limitando as su accin limpiadora, y en tercer lugar, ayudan a mantener las grasas y el polvo en suspensin para que se puedan eliminar durante el lavado.

El inconveniente empieza cuando ya se ha desechado el detergente fosfatado, los fosfatos son arrastrados por el drenaje y la mayora de las plantas de tratamiento de aguas negras no estn diseadas para eliminar fosfatos y por lo tanto, stos pasan al medio ambiente acutico a travs del efluente de las agua negras. Se calcula que alrededor del 50% de los fosfatos de las aguas negras provienen de los detergentes, el porcentaje restante se deriva de compuestos fosforosos de desechos humanos y animales y fertilizantes de fosfato. El problema de los fosfatos, es que acta como elemento nutritivo para algas y plantas acuticas, lo que a su vez provoca la degradacin de las aguas naturales.

Entre otros aditivos importantes se encuentran los enzimas, los cuales por lo general son sustancias de naturaleza protenica, que se encargan de catalizar las reacciones en los seres vivos. La tecnologa de enzimas en los detergentes se desarroll a partir de la dcada de los aos 60, como una herramienta ms de stos para atacar ciertos sustratos (generalmente proticos) especficos. Las ms comunes son las llamadas proteasas, las cuales degradan restos de protenas; y las lipasas que pueden atacar restos de sustratos lpidos que son los que comnmente se adhieren a la ropa y a ellas se les adhieren el resto de la suciedad como polvo, restos de otros compuestos orgnicos etctera. Los detergentes que contienen enzimas se les llama detergentes biolgicos.