¿Qué manchas elimina un limpiador ácido y cómo lo logra? (La ciencia de la limpieza)
Soy Ken Kuwako, entrenador de ciencia. Para mí, cada día es un experimento.
Aquí tienes el resumen de artículos sobre la ciencia de la limpieza.
Seguro que has oído hablar de ácidos y álcalis. “Álcali” es el nombre que se da a las bases cuando están disueltas en agua. Entre las sustancias básicas (alcalinas) que usamos para limpiar, la más potente es el hidróxido de sodio. Entre las más seguras están el bicarbonato de sodio (pH 8,2 a 8,4), el carbonato de sodio (pH 11 a 12) y el sesquicarbonato de sodio (pH de alrededor de 9,8; piensa en él como una mezcla de bicarbonato y carbonato de sodio), entre otras.
Detergentes ácidos (manchas de sarro)
La versión en polvo sale más económica. Disuélvela en agua antes de usarla.
Muchas de las manchas más rebeldes tienen algo en común: cuestan mucho de disolver en agua. El ejemplo típico son esas manchas blancas que aparecen en el espejo del baño, lo que conocemos como sarro o cal. Se les llama “manchas metálicas”, y se refieren a sales de calcio, sales de magnesio, óxidos de hierro y otros compuestos poco solubles en agua. Por cierto, los profesionales de la limpieza llaman a este sarro “scale” (incrustación).
El agua del grifo lleva disueltos, en pequeñas cantidades, minerales como los iones de calcio y de magnesio. Cuando una gota de agua se evapora, solo el agua se convierte en gas y se escapa al aire, mientras que el carbonato de calcio y el carbonato de magnesio se quedan atrás en forma de cristales. Esa es la verdadera identidad de las manchas blancas con aspecto de escamas. En casa, el sarro se acumula con facilidad dentro de la tetera eléctrica, en el espejo del baño, en la salida de agua del inodoro y en lugares parecidos.
Este es el sarro de un espejo. Por mucho que lo frotes con un detergente neutro, no sale.
Sarro del inodoro. Está duro como una piedra y es dificilísimo de quitar.
Con el hierro pasa algo curioso. Disuelto en el agua está como ion ferroso Fe2+, que es incoloro. Pero al oxidarse se convierte en ion férrico Fe3+, de color marrón rojizo y mucho menos soluble. Y cuando llega a ser óxido de hierro (III), Fe2O3, lo que llamamos herrumbre, ya no se disuelve en agua en absoluto.
Los ácidos también tienen sus puntos fuertes y débiles: conviene conocer cada tipo
Para limpiar manchas se usan mucho los “ácidos”. La clave química aquí es la reacción de neutralización y descomposición entre un ácido y un carbonato alcalino. El carbonato de calcio, componente principal del sarro, es químicamente una sal de carácter ligeramente alcalino. Si le añadimos una sustancia ácida como el ácido cítrico o el ácido acético, se descompone mediante una reacción como esta:
Cuando el carbonato de calcio reacciona con un ácido, se transforma en iones de calcio (que se disuelven fácilmente en agua), agua y burbujas de dióxido de carbono. El sarro, que era un sólido, pasa a una forma soluble, y por eso ya se puede enjuagar.
El experimento más famoso de este tipo es dejar un huevo crudo en vinagre. La cáscara (carbonato de calcio) se disuelve y queda un “huevo esqueleto” (huevo de vinagre), transparente, blandito y que rebota.
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- Pon un huevo crudo en un recipiente y cúbrelo generosamente con vinagre.
- Tapa el recipiente sin apretar o cúbrelo con film transparente, y déjalo en la nevera o en un lugar fresco y oscuro durante 2 o 3 días.
- Cuando la cáscara se haya disuelto, sácalo y enjuaga con suavidad, bajo un chorro de agua muy flojo, los restos de la finísima membrana de la superficie.
El carbonato de calcio, componente principal de la cáscara del huevo, reacciona con el ácido acético del vinagre y la cáscara se va disolviendo mientras libera burbujas de dióxido de carbono.
Eso sí, no todos los ácidos disuelven las manchas de la misma manera. Según el tipo de ácido, hay manchas que sí puede disolver y otras que no, así que es importante conocer las características de cada uno.
El ácido clorhídrico es un todoterreno; el ácido acético y el cítrico flaquean un poco en algunos casos
El ácido clorhídrico, por ejemplo, disuelve muy bien tanto el hidróxido de hierro (III) como el carbonato de calcio, que es el responsable de esas manchas blancas de las zonas húmedas de la casa.
El ácido cítrico es un ácido orgánico seguro. Se le da de maravilla disolver el carbonato de calcio, pero no tiene tanta fuerza con el hidróxido de hierro (III). Además, si no se enjuaga enseguida con agua después de usarlo, la suciedad puede volver a precipitar. Si limpias con ácido cítrico y lo dejas actuando mucho tiempo, puede formarse citrato de calcio, una sal insoluble (es decir, que casi no se disuelve en agua). Entonces la mancha se convierte en algo aún más difícil de eliminar que la que acabas de disolver. Por eso, al limpiar con ácido cítrico, la clave es no dejarlo actuar demasiado y enjuagar a fondo.
Referencia: “Fundamentos y mecanismos de la limpieza y los detergentes” (Shuwa System)
El ácido acético también es un ácido orgánico seguro. Funciona bien contra el sarro de calcio, pero es poco eficaz contra las manchas de hierro, así que se parece bastante al ácido cítrico. En la limpieza natural se usa a veces el vinagre por este motivo.
Por otro lado, cuando el ácido sulfúrico se une al calcio, forma sulfato de calcio, una sustancia que apenas se disuelve en agua. Por eso, el ácido sulfúrico no es adecuado para eliminar manchas de calcio ni de magnesio. En lugar de disolver la suciedad, podrías acabar creando una sustancia todavía más difícil de quitar.
¿Cómo se elimina el carbonato de calcio? ¡Veámoslo con fórmulas químicas!
El carbonato de calcio, componente principal del sarro, tiene un carácter más bien alcalino. Al echarle encima un detergente ácido (ácido cítrico), se produce esta reacción de neutralización:
Fíjate bien en cómo queda el lado derecho, el de “después de la reacción”.
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Iones de calcio: se encuentran disueltos en el agua.
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Agua: líquida, por supuesto.
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Dióxido de carbono: se escapa en forma de burbujas (gas) con ese burbujeo tan característico.
En otras palabras, un “sólido insoluble en agua” se transforma, en el mismo instante en que reacciona, en “componentes que sí se disuelven en agua” y “gas”. Con una ecuación química se escribe así (por ejemplo, usando ácido acético):
Como resultado de esta reacción, el durísimo carbonato de calcio se convierte en acetato de calcio, una “sal que se disuelve muy bien en agua”. Como lo que estaba compacto y pegado se deshace en iones que se disuelven en el agua, basta con enjuagar con la ducha para que salga.
El carbonato de calcio se va con el ácido porque este rompe químicamente los enlaces de la “piedra” y la convierte en otras sustancias que el agua puede arrastrar. Por eso, aunque se trate de algo que apenas se disuelve en agua, con un ácido se puede ir desgastando poco a poco desde la superficie.
Esto es el carbonato de calcio, convertido en una auténtica piedra, que se había acumulado en la zona donde nos lavamos las manos del inodoro de mi casa.
Prepara una solución de ácido cítrico muy concentrada, empapa con ella papel de cocina y envuelve la mancha dándole varias vueltas. Lo dejé actuar durante una hora.
Así quedó después de una hora.
¡Ha salido bastante carbonato de calcio (la “piedra”)! Ahora lo froto con suavidad con una esponja de las que se usan para el sarro.
¡Ha quedado impecable!
Para las escamas de sarro del espejo del baño, te recomiendo un pad de pulido de diamante de los que venden en las tiendas de 100 yenes. Primero, úsalo para eliminar por la vía física las escamas más grandes,
y después pega encima papel de cocina empapado en una solución concentrada de ácido cítrico, déjalo actuar y acláralo con agua al final. Verás que el espejo queda reluciente.
Antes
Después
El peligro de los ácidos fuertes: la “desnaturalización” de las proteínas
Los álcalis fuertes, como el hidróxido de sodio, dan miedo porque saponifican las grasas y rompen las proteínas por hidrólisis hasta disolverlas. Pero ¿qué tiene de peligroso un ácido fuerte como el ácido clorhídrico?
Un ácido fuerte libera una enorme cantidad de iones de hidrógeno (H⁺), y estos destruyen los puentes de hidrógeno y el equilibrio de cargas que mantienen la estructura tridimensional de las moléculas de proteína. Como resultado, la proteína pierde su estructura original (su forma tridimensional) y se desnaturaliza.
Es parecido a lo que ocurre con el huevo escalfado, donde la clara cuaja al echarle vinagre al agua, solo que aquí les pasa a las proteínas de la piel. Una proteína desnaturalizada pierde su función y se endurece. Esa es la verdadera naturaleza de una quemadura química por ácido clorhídrico.
Dato extra: las quemaduras por ácido provocan un tipo de lesión llamada “necrosis por coagulación”. Las proteínas se desnaturalizan y forman una especie de costra endurecida, y esa capa frena hasta cierto punto la penetración de más ácido. Por eso, comparadas con las quemaduras de álcalis (como el hidróxido de sodio), las de ácido suelen quedarse en zonas relativamente superficiales, incluso con productos químicos igual de potentes. (Los álcalis, en cambio, provocan una “necrosis por licuefacción”: van disolviendo grasas y proteínas y penetrando cada vez más hondo, por lo que tienden a avanzar con mayor profundidad).
Si llegas a tocarlo, lo que hay que hacer es “lavar con abundante agua corriente, sin parar”. Intentar neutralizarlo echándole otra sustancia (por ejemplo, agua con bicarbonato) no se recomienda, porque la propia reacción de neutralización desprende calor y podría empeorar la quemadura. Lo importante es arrastrar el producto con agua corriente mientras se va diluyendo y acudir cuanto antes a un centro médico.
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