Con il termine tensioattivi si identifica un gran numero di strutture caratterizzate dalla proprietà fondamentale di abbassare la tensione superficiale tra olio e acqua, ciò rende le sostanze grasse dispersibili in mezzo acquoso e, conseguentemente, lavabili. Tale comportamento è dovuto al fatto che le molecole surfattanti hanno dei gruppi polari e gruppi non polari contrapposti i quali permettono al tensioattivo di disporsi tra acqua e olio, ciò riduce la tensione superficiale all’interfaccia e rende il sebo disperdibile in acqua. I tensioattivi sono composti largamente impiegati anche per la detergenza di superfici biologiche, tuttavia bisogna tenere presente che possono essere più o meno aggressivi nei confronti della pelle, in quanto rimuovono lo sporco, ma spesso allontanano anche altre sostanze positive e protettive per la nostra pelle. La detersione della pelle, dei capelli e del cuoio capelluto è necessaria per asportare lo sporco (forfora, polvere, sebo, sudore) e per esigenze estetiche, ma qualsiasi detergente usato deve rispettare il fattore di idratazione naturale (N.M.F.) e lo strato idrolipidico. Si riportano a questo punto le numerose attività dei tensioattivi.
1.7.1. Abbassamento della tensione superficiale
La molecola d’acqua presenta una polarizzazione negativa a livello dell’ossigeno e positiva a livello dell’idrogeno, ciò fa si che l’ossigeno di una molecola attragga l’idrogeno di un’altra molecola, si crea un legame dipolo-dipolo detto legame idrogeno. Una molecola all’interno di un liquido subisce attrazioni simmetriche da parte delle molecole che la circondano, mentre le molecole che si trovano sulla superficie, sono attratte solo verso l’interno del liquido e l’area superficiale del liquido tende ad un valore minimo. Questo comportamento spiega la forma sferica delle gocce di un liquido. La tensione superficiale è la misura di questa forza di
superficie che agisce verso l’interno, forza che deve essere superata per espandere l’area superficiale.
La tensione superficiale dipende sia dalla natura delle sostanze, e cioè dalla struttura delle molecole che le costituiscono, sia dalla temperatura e dalla pressione. Con l'aumentare della temperatura la tensione superficiale dei liquidi diminuisce, fino ad annullarsi alla temperatura critica del liquido considerato, oltre la quale, esso può esistere solo allo stato gassoso (al di sotto di questa temperatura esiste invece il vapore, aeriforme condensabile per semplice aumento di pressione).
I tensioattivi abbassano la tensione superficiale dell'acqua attenuando o rompendo i legami idrogeno in quanto la testa polare si dispone verso l’interno e quella apolare verso l’esterno.
1.7.2 Azione schiumogena
Le molecole di tensioattivo tendono ad accumularsi alla superficie del liquido con la parte polare rivolta verso l'interno e la parte idrocarburica rivolta verso l'esterno; questo determina un abbassamento della tensione superficiale in quanto le forze intermolecolari che agiscono tra le catene idrocarburiche sono più deboli rispetto a quelle tra le molecole d'acqua. Di conseguenza le forze che impediscono alla superficie di ampliarsi vengono meno, per cui risulta facilitata la formazione di schiuma, che consiste appunto in un aumento, per mezzo dell'agitazione meccanica, della superficie libera del liquido che può così inglobare quantità notevoli di aria sotto forma di bolle. Le bolle di gas vengono a galla per spinta idrostatica e si dissolvono lentamente a contatto con l'ambiente gassoso esterno. Esse concorrono alla detergenza inglobando lo sporco, ma un eccessivo schiumaggio provoca inconvenienti facilmente verificabili soprattutto nell’allestimento di una formulazione cosmetica.
1.7.3 Azione bagnante (umettante)
Il fenomeno della bagnabilità, riveste significativa importanza nella cosmetica, in particolar modo nella preparazione di prodotti reidratanti, in quanto il composto deve stendersi e lasciare una sensazione d’idratazione della pelle, di fresco, di
bagnato; il più delle volte la pelle non è stata reidratata ma è ricoperta da una pellicola che trattiene l’acqua sulla sua superficie.
Se mettiamo delle gocce d’acqua su di una superficie ricoperta da teflon (materiale antiaderente) queste scivolano su di essa senza espandersi ossia senza bagnare la superficie. Se aggiungiamo del detersivo l’acqua si espande sulla superficie bagnandola e ciò è dovuto all’abbassamento della tensione superficiale dell’acqua grazie al tesioattivo che fa da collegamento fra un materiale apolare (il teflon) ed uno polare (l’acqua). Teniamo presente che con opportuni tensioattivi già a concentrazioni dello 0.01% la tensione superficiale dell’acqua viene ridotta del 70%.
1.7.4 Attività emulsionante
Un’emulsione è la finissima dispersione di un liquido in un altro, nel quale è insolubile; le emulsioni sono sistemi dispersi, cioè eterogenei, costituiti da due fasi liquide immiscibili tra loro.
I tensidi favoriscono la formazione di emulsioni, in quanto, abbassando la tensione interfacciale tra i due liquidi, permettono che si estenda la superficie di contatto fra le due fasi, con formazione di un gran numero di goccioline di uno dei due liquidi disperse nell'altro23.
1.7.5 Potere detergente
È un fenomeno strettamente collegato ai precedenti. La detergenza è quell'operazione mediante la quale viene allontanato dai tessuti (o dalla superficie di altri materiali, anche biologici) lo sporco che vi si accumula soprattutto a causa di un velo di grasso che aderisce fortemente sulla parte da pulire. Il meccanismo della detergenza è piuttosto complesso in quanto ad esso concorrono diversi fattori, e precisamente: l'azione meccanica, della temperatura e l'azione del detergente. L'azione del detergente è dovuta all'abbassamento della tensione interfacciale tra i due liquidi (l'acqua di lavaggio e il grasso aderente sul tessuto) e di quella tra l'acqua di lavaggio e la superficie da pulire: questo determina una modifica dell'angolo di contatto grasso-solido, la parte grassa tende a rigonfiarsi e
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a sollevarsi intorno ai margini per la diminuzione delle forze di adesione tra le due fasi; quando l'angolo diventa maggiore di 90°, è possibile il distacco delle particelle di unto dalla superficie. La spiegazione di tale effetto risiede nella particolare azione del tensioattivo, che si dispone con la parte idrofoba nell'unto in cui è solubile la catena idrocarburica e con il gruppo idrofilo nella fase acquosa: in questo modo diventa possibile distaccare dalla superficie dell'oggetto da detergere la sporcizia grassa che, intrappolata nelle micelle, rimane dispersa nell'acqua di lavaggio ed infine allontanata per azione meccanica.
L'azione favorevole della temperatura sul meccanismo della detergenza può essere spiegata se si tiene conto che la tensione superficiale dei liquidi diminuisce all'aumentare della temperatura.
1.7.6 Potere battericida
In generale, i tensioattivi hanno azione battericida (variabile a seconda che agiscano su Gram+ o Gram-) ma non sporicida. Molto efficaci sono i tensioattivi cationici e quelli clorurati. Un indice convenzionalmente usato per evidenziare il potere battericida dei tensioattivi è il “valore di diluizione”, ovvero il livello di diluizione di una soluzione di un tenside che risulta necessario per uccidere il batterio; maggiore è tale valore maggiore è il potere battericida del prodotto.