Химия вокруг нас - Юрий Кукушкин

Кроме использования мыла в качестве моющего средства оно широко применяется при отделке тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов и водоэмульсионных красок. Имеется и не столь безобидное его применение. Алюминиевое мыло (алюминиевые соли смеси жирных и нафтеновых кислот) применяют в США для получения некоторых видов напалма — самовоспламеняющегося состава, используемого в огнеметах и зажигательных авиабомбах. Само слово напалм происходит от начальных слогов нафтеновой и пальмитиновой кислот. Состав напалма довольно простой — это бензин, загущенный алюминиевым мылом.

В настоящее время химическая промышленность выпускает большое количество различных синтетических моющих средств (стиральных порошков). Наибольшее практическое значение имеют соединения, содержащие насыщенную углеводородную цепь из 10...15 атомов углерода, так или иначе связанную с сульфатной или сульфонатной группой, например

Производство синтетических моющих средств основано на дешевой сырьевой базе, а точнее на продуктах переработки нефти и газа. Они, как правило, не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния.

Следовательно, многие из синтетических моющих средств одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде. Некоторые средства пригодны даже для стирки в морской воде. Синтетические моющие средства действуют не только в горячей воде, как это характерно для хозяйственного мыла, но и в воде при сравнительно низких температурах, что важно при стирке тканей из искусственных волокон. Наконец, концентрация синтетических моющих веществ даже в мягкой воде может быть гораздо ниже, чем мыла, полученного из жиров. Синтетические моющие средства обычно представляют довольно сложную композицию, поскольку в них входят различные добавки: оптические отбеливатели, химические отбеливатели, ферменты, пенообразователи, смягчители Рассмотрим вкратце каждую из них.

Оптические отбеливатели. После нескольких стирок изделия из белых тканей желтеют или сереют. Для устранения появляющихся оттенков и вводят в синтетические моющие средства оптические отбеливатели. Их действие заключается в том, что они поглощают ультрафиолетовый свет (с длиной волны ~360 нм) и вновь испускают поглощенную энергию путем флуоресценции в синей области видимого спектра (при 430...440 нм). Возникающее при этом «посинение» изделия компенсирует пожелтение и делает изделие визуально более белым. Действие оптических отбеливателей напоминает действие синьки, с давних пор использовавшейся при полоскании белья после стирки. Бытовая синька или ультрамарин — природный минерал лазурит, называемый также ляпис-лазурью. В монолитном виде он используется как поделочный камень, а его очень тонкий порошок в далеком прошлом применялся в качестве синьки. В 1828 г. ультрамарин был получен искусственно в лабораторных условиях. Для этого смесь каолина, соды и серы прокаливалась в сильной струе воздуха. Состав ультрамарина выражают формулой Na6Al4Si6S4O24, однако его строение до сих пор не выяснено. Заменителем ультрамарина в быту является порошок белой глины (каолина) или мела с предварительно нанесенным на их поверхность органическими красителями синего цвета (органические синьки).

Химические отбеливатели. При стирке тканей необходимо не только удалить загрязнения, но и разрушить окрашенные соединения. Часто ими являются природные красители от ягод или вин. Эту функцию выполняют химические отбеливатели. Наиболее распространенным отбеливателем является перборат натрия. Его химическую формулу условно записывают в виде NaBO2·H2O2·3H2О. Из формулы видно, что отбеливающим началом служит пероксид водорода, который образуется в результате гидролиза пербората. Этот химический отбеливатель эффективно действует при 70°C и выше.

Отбеливающие ферменты. Пятна белковых веществ и крови трудно отстирываются и плохо обесцвечиваются химическими отбеливателями. Для их устранения применяют специальные ферменты, которые вводят в качестве добавки к моющим системам. Ферменты действуют при замачивании изделий в холодной воде перед стиркой горячей водой. Однако они могут быть эффективны и непосредственно в процессе стирки.

Пенообразователи. Среди домохозяек бытует устаревшее мнение, что для успешного отстирывания тканей необходима обильная пена. Однако это представление справедливо лишь для порошков на основе мыла. В случае синтетических моющих средств прямой связи между отстирывающей и пенообразующей способностью нет. Существуют составы, которые обладают хорошими отстирывающими свойствами, но пены почти не дают. При использовании стиральных машин обильная пена иногда и нежелательна. Поэтому существуют пенообразователи на любой вкус. К усилителям пенообразования относят аминоспирт C11H23CONHCH2CH2OH и оксид амина

Смягчители. При стирке синтетическими моющими средствами и последующей сушке изделия из тканей (полотенца, пеленки и др.) могут стать жесткими на ощупь. Для ее устранения применяют смягчители. Это достигается полосканием в воде с добавкой специальных составов. Наиболее известными смягчителями являются соединения четвертичных аммониевых оснований.

Рис. 1. Обозначения допустимых условий химической чистки, режима сушки и температуры глажки:

1a...1в — химическая чистка запрещена; 2 — осторожно при химчистке; изделия устойчивы не ко всем растворителям (допускается чистка в уайт-спирите); 3 — допускается чистка в уайт-спирите; 4 — допускается чистка в перхлорэтилене и уайт-спирите; 5 — допускается чистка во всех растворителях; 6 — стирка запрещена; 7а...7в — стирать можно при температуре не выше 40°C; 8 — стирать можно при температуре не выше 60°C; 9 — допускается стирка с кипячением; 10 — применение хлорсодержащего отбеливателя запрещено; 11 — допускается применение хлорсодержащего отбеливателя; 12 — не допускается паротепловая обработка; 13 — гладить запрещено; 14 — гладить при температуре не выше 140°C; 15 — гладить при температуре не выше 120°C (90...120°C); 16 — гладить при температуре не выше 130°C (100...130°C); 17 — гладить при температуре не. выше 200°C (160...200°C); 18 — выкручивать нельзя; 19 — пользоваться стиральной машиной нельзя: 20 — можно сушить в барабанной сушилке; 21 — влажное изделие только подвешивать для сушки; 22 — влажное изделие для сушки раскладывать на плоской поверхности.

В состав смягчителей, которые выпускаются в виде раствора или пасты, входят также оптические отбеливатели и отдушка. Стирка и химическая чистка изделий из тканей являются химическими процессами. Химик должен знать их условные обозначения, а также допустимые температуры глажки и условия сушки.

Химические средства гигиены и косметики

Слово гигиена происходит от греч. гигиенос, что означает целебный, приносящий здоровье, а косметика — от греч., означающее искусство украшать. В настоящее время термин «косметика» употребляют прежде всего в связи с уходом за кожей лица и тела. Гигиена — это раздел профилактической медицины, изучающей влияние внешней среды на здоровье человека.

К важнейшим гигиеническим средствам следует прежде всего отнести мыла и моющие средства. О них была речь ранее. Конечно, охватить все химические средства гигиены и косметики невозможно в небольшой книжке. Поэтому здесь внимание читателей будет обращено лишь на некоторые.

Средства ухода за зубами. Зуб состоит из трех частей: коронки (часть, выступающая над десной), корня (часть, погруженная в альвеолу челюсти) и шейки — место перехода коронки в корень. Коронка покрыта эмалью, а под ней находится дентин. Корень покрыт слоем ткани, называемой цементом. Эмаль, дентин и цемент — это твердые ткани. Внутри зуба имеется полость, которая содержит пульпу, состоящую из рыхлой соединительной ткани, в которой проходят нервы и сосуды, питающие ткани зуба.

Зубы подвержены ряду заболеваний и одним из наиболее распространенных является кариес. К сожалению, никому не удается избежать этого заболевания, но ограничить его распространение на многие зубы можно, принимая профилактические меры. Сущность кариеса состоит в том, что под влиянием микроорганизмов и вырабатываемых ими кислот происходит разрушение тканей зуба. Самой прочной тканью является эмаль. Ее состав близок к минералу гидроксидапатиту Ca5OH(PO4)3. При разрушении эмали микроорганизмы попадают в дентин, а затем в пульпу и вызывают ее воспаление (пульпит).

Закреплению микроорганизмов на эмали способствует зубной камень — твердые пористые отложения на зубах. Микроорганизмы поселяются в порах этого камня. Первая стадия образования зубного камня связана с отложением на зубах мягкого налета из остатков пищи, отживших клеток, слизи. На второй стадии происходит минерализация мягкого налета, т.е. его пропитывание минеральными компонентами слюны. Слюна содержит ионы Ca2+ и HPO24–. Они препятствуют растворению эмали зуба, но, откладываясь в мягком налете в виде малорастворимой соли, приводят к его минерализации.