Засоби гігієни

Чим є забруднення шкіри та волосся з погляду хімії?

Шкіра та волосся забруднюються пилом, потом, шкірним жиром, а також утвореними з кератину часточками епідермісу, які злущуються. Найпростіший спосіб очищення шкіри та волосся — миття водою з милом або з такими сучасними миючими засобами, як шампуні. Основна характеристика будь-якого миючого засобу, від якої залежить ефективність його дії, — це лужність. Чим більш лужну реакцію мають мило чи шампунь, тим краще вони видаляють шкірний жир. Водночас усі лужні розчини сушать шкіру і руйнують волосся. Тому перед хіміками та косметологами при розробці складу миючих засобів постає дуже важке завдання — домогтися високого ступеня очищення і водночас уникнути пошкодження шкіри та волосся, тобто підібрати оптимальний рівень лужності миючого засобу.

Щоб правильно користуватися сучасними миючими засобами, необхідно познайомитися з таким дуже важливим поняттям, як рН, або водневий показник. Із цим хімічним терміном і символом доводиться зустрічатися щодня. На етикетках шампунів, пральних порошків та ополіскувачів для волосся або наведено значення рН, або зазначено, що препарат має регульований рівень рН.

рН — це показник умісту в розчині йонів Гідрогену. У воді та в будь-якому водному розчині завжди є якась кількість йонів Н⁺, оскільки молекула води частково дисоціює: 2Н₂0 = Н⁺(Н₃0⁺) + ОН^-.

Значення рН — це показник кислотності, що чисельно дорівнює негативному логарифму концентрації протонів: рН = -lg[H].

рН може змінюватися від 1 до 14: наприклад, рН чистої води дорівнює 7; розчини із рН < 7 мають кислу реакцію, а розчини із рН > 7 — лужну.

Значення рН можна визначити за допомогою рН-метра (приладу) або індикаторного паперу.

Зверніть увагу на етикетки сучасних шампунів. Практично на всіх указано значення рН, близьке до 5,5. Фізіологи довели, що рН рогового покриву шкіри становить = 5,5 за рахунок водорозчинних речовин, шо входять до його складу. Вплив сильнолужних миючих засобів може змінити нормальне значення рН шкіри.

Догляд за зубами

Запитання та відповіді

1.23. Відомо, шо надлишкове споживання солодощів, поганий догляд за зубами, особливо несвоєчасне видалення залишків їжі, що містять багато вуглеводів, сприяє розвитку карієсу. Поясніть хімізм руйнування зубної емалі, що є однією з серйозних причин карієсу. Чи можете ви запропонувати такий спосіб захисту зубів, який дозволить любителям солодощів споживати їх без обмеження?

Глюкоза, що входить до складу багатьох солодощів, легко піддається процесу молочнокислого бродіння:

С ₆Н ₁₂ О ₆ -»2СН₃-СНОН-СООН.

Тому залишки солодкої їжі в порожнині рота перетворюються на молочну кислоту, яка і розчиняє зубну емаль.

Любителям солодощів потрібно полоскати рот розчином питної соди після кожного прийому їжі.

1.24. Яка кількість натрій монофторфосфату (Na₂P0₃F) міститься в тюбику зубної пасти вагою 75 г, якщо на упаковці зазначено: «Уміст активногоФлуору — 0,15 %»? Стоматологи рекомендують для профілактики карієсу щорічно споживати у вигляді зубної пасти приблизно 1,5 г активного Флуору, тобто фторид-йона, здатного дисоціювати і вступати в реакції йонного обміну із зубною емаллю. Скільки тюбиків зубної пасти потрібно використати протягом року, щоб забезпечити цю норму?

У 75 г пасти міститься (75 -0,15): 100 = 0,11 (г) активного Флуору. Відповідно до норми, потрібно використати за рік 1,5 :0,11 = 13,6 тюбиків зубної пасти, тобто приблизно по 1 тюбику за місяць.

1.25. Деякі старі люди не визнають ніяких зубних паст і чистять зуби тільки милом. У багатьох із них зуби добре збереглися. Як це можна пояснити з погляду хімії?

До складу будь-якої зубної пасти, навіть найсучаснішої, входять миючі й піноутворюючі речовини, найчастіше натрієва сіль лаурилсульфатної кислоти. Їхня дія є аналогічною до дії мила, а перевага полягає у тому, що вони не мають неприємного запаху й смаку мила. Тому й за допомогою мила можна непогано очистити зуби.

Крім того, усі зубні пасти містять абразивні речовини, що забезпечують механічне очищення зубів, але при ньому сприяють стиранню зубної емалі. Мило позбавлене цього недоліку. Тому, незважаючи на те, що цей спосіб чищення зубів здається дивним, можна визнати його тим, що цілком задовольняє вимоги гігієни. А якщо ми звернемося до старих рецептів зубної пасти, то побачимо, що мило було їхнім обов'язковим компонентом.

Ось один зі стародавніх рецептів: гарне нейтральне мило —-200 г, гліцерин — 300 г, найтонша відфільтрована крейда — 500 г.

1.26. Незважаючи на виняткову різноманітність зубних паст, до складу кожної з них обов'язково входять речовини, що виконують певні функції: абразиви механічно очищують зуби і полірують їх поверхню, очисні піно-утворюючі речовини із високою поверхневою активністю; речовини, що сприяють зв'язуванню та загустінню, чим забезпечується однорідність сполуки та її пластичність.

До складу лікувально-профілактичних паст обов'язково входять речовини з антисептичними властивостями для профілактики запалення ясен і фториди для профілактики карієсу. На тюбику зубної пасти «Pepsodent-plus» зазначено її склад: натрій монофторфосфат, алюміній оксид, натрій лаурилсульфат, титан(lV) оксид, карбоксиметнлцелюлоза, смакові та ароматичні речовини, сахарин, бензойна кислота. Спробуйте пояснити, яку функцію виконує в цій сполуці кожен із компонентів.

Склад та функції зубної пасти «Pepsodent-plus»:

• абразиви — оксиди Алюмінію (АІ ₂ 0 ₃,) і Титану (ТіО₂);

• очищуючий піноутворювач — натрій лаурилсульфат;

• антисептик—бензойна кислота (С₆Н₅СООН);

• фторомісткий компонент для профілактики карієсу — натрій монофторфосфат (Na₂PO ₃ F);

•згущувач — карбоксиметил целюлоза або її натрієва сіль

([(С₆ Н₇ О ₂ )(ОН)₃-_х(ОСН₂СОО Na) _х)_п).

1.27. Усім відоме відчуття оскоми після значного споживання кислих фруктів: зуби стають дуже чутливими до гарячої та холодної їжі. Але це відчуття проходить, якщо зуби двічі надень чистити зубною пастою, що містить Флуор. Як можна пояснити всі ці явища з погляду хімії, якщо знати, що склад зубної емалі є дуже близьким до мінералу гідроксилапатиту (Са ₅ ОН(РО ₄) ₃)?

Зубна емаль за своїм складом належить до класу основних солей, оскільки містить гідроксогрупу. Усі основні солі легко розчиняються в кислотах, навіть у таких слабких, як яблучна, лимонна, щавлева, що містяться в кислих фруктах. Часткове розчинення емалі робить зуби чутливими до гарячого і холодного. Фторид-йон, що міститься в зубних пастах, заміщує гідроксид-йон у складі зубної емалі:

Са_;ОН(РО₄)₃+Na_2:PO₃F = Ca₅F(P0₄)₃+ NaОН(РО₃).

При цьому утворюється менш розчинний у кислотах кальцій фтор-апатит, і зуби стають менш чутливими до кислот, щоправда, на короткий час, тому процедуру слід повторювати щодня.

1.28. Зубну пасту «Огаl-І» стоматологи спеціально рекомендують тим людям, у яких зубна емаль є особливо чутливою до кислоти. На упаковці зазначено, що до її складу входить гідроксилапатит. Сполук, що містять Флуор, у цій пасті немає. Як можна пояснити її позитивну дію на зубну емаль, чутливу до кислот їжі?

Гідроксилапатит, що входить до складу цієї пасти, за рахунок такого фізичного процесу, як адсорбція, може частково заміщувати природний гідроксилапатит, що руйнується при контакті зубів із кислою їжею.

1.29. На жаль, більшість людей чистять зуби недостатньо ретельно, не видаляючи повністю наліт, у якому і розмножуються бактерії. Тому все частіше зубні лікарі проводять у школах уроки з правильного догляду за зубами. Щоб перевірити, наскільки добре почищено зуби, лікар змазує їх спиртовим розчином Йоду або яскравим синім розчином такого барвника, як метиленового синього. Якщо зуби почищено добре, то вони не забарвлюються, а якщо небезпечний наліт на зубах видалено не повністю, то вони миттєво набувають коричневого або синього кольорів. Виходить, що обробку зубів щіткою і пастою, а також зубною ниткою й зубочисткою слід повторити. Можливо, і вам уже довелося піддатися цій безпечній, але малоприємнІй процедурі. Спробуйте пояснити з позиції хімії, чому забарвлюються погано очищені зуби.

М'який зубний наліт складається із залишків їжї, тобто органічних сполук, а також із солей, утворених кальцій- і фосфат-йонами, що є завжди в слині. І йод, і метиленовий синій забарвлюють цей наліт за рахунок фізичних процесів адсорбції, хоча при тривалому контакті можлива взаємодія йоду як окиснювача з органічними речовинами.

1.30. Зубна паста «Crest» (виробництва США) містить, як зазначено на упаковці, 0,454 % станум(ІІ) фториду, а зубна паста «FM extra dent» (виробництва Болгарії) містить 0,8 % натрій монофторфосфату (Na₂PO₃F). Яка із цих паст є більш сильнодіючим засобом для профілактики карієсу?

Ефективність зубних паст щодо профілактики карієсу можна зрівняти за вмістом у них активного Флуору, тобто фторид-йона, здатного взаємодіяти із зубною емаллю.

Молярна маса SnF₂ — 157 г/моль, а молярна маса Na₂P0₃F —145 г/моль. Отже, у SnF₂ міститься 38 г(24%)Флуору, а в Na₂PO₃ F — 19 г(13 %).

У 100 г зубної пасти «Crest» міститься 0,454 г SnF₂ у якому Флуору 38 %,

0,454 - 38

або ___________ = 0,172 г.

100

У 100 г зубної пасти «FM extra dent» міститься 0,8 г Na₂PO₃ F, у якому Флуору

0,8 - 13

__________ = 0,104 г.

100

Отже, можна зробити висновок, що зубна паста «Crest» буде ефективнішою при профілактиці карієсу, тому що вона містить більше активного Флуору. Не можна не враховувати й антибактеріальну дію солей Стануму.

1.31. За статистикою, карієсом хворіють більше 96 % населення. Один із заходів профілактики — ретельний догляд за зубами. Бажано їх чистити щіткою після кожного прийому їжі. Алеє виняток: якщо виїли кислі ягоди або фрукти, то краще протягом години не чистити зуби, особливо твердою щіткою. Чому?

Хімічний склад зубної емалі є близьким до складу мінералу гідрок-силапатиту (Ca₅OH(P0₄)₃). Biн належить до основних солей, які легко розчиняються в кислотах, навіть у таких слабких, як яблучна, лимонна та щавлева, що містяться в кислих фруктах. Тому емаль частково пом'якшується, і при чищенні зубів її легко пошкодити. Краще одразу ж після того, як поїли кислі ягоди або фрукти, прополоскати рот розчином питної соди.

1.32. У продаж надходить багато різновидів зубної пасти «Blend-a- med» зі всілякими добавками. Одна з них називається « Blend-a-med-Сода-Бікарбонат». Реклама нас переконує, що ця паста є особливо ефективною для профілактики карієсу. Чи є обгрунтованим це твердження?

Так, є цілком обгрунтованим. NaHCO₃ що входить до складу пасти, нейтралізує молочну кислоту, чим підвищує ефективність профілактичної дії пасти. До речі, ця ідея не нова: ще кілька десятиліть тому в нашій країні почали випускати зубний порошок «Особливий», що також містить харчову соду.

Догляд за шкірою

1.33. Піт людини містить 98—99 % води, низькомолекулярні жирні кислоти, лимонну, молочну і піровиноградну кислоти, аміак, ацетон, холестерин, стероїдні гормони, близько 0,3 % натрій хлориду, катіони Кальцію й Магнію, фосфат- і сульфат-аніони, залишкові кількості білків. Які із цих сполук можуть вступати в хімічну взаємодію з милом?

Мило — натрієві солі вищих карбонових кислот, зокрема стеаринової (C₁₇H₃₅COONa) та пальмітинової (C_|15H₃₁COONa). Як і всі розчинні солі, вони можуть вступати в реакції обміну з кислотами та іншими солями. Луг, що утворюється при гідролізі мила, взаємодіє з кислотами.

1.34. Усі тверді туалетні мила виготовляються на основі натрієвих солей вищих карбонових кислот. Але людям із підвищеною жирністю шкіри обличчя та голови лікарі-дерматологи рекомендують умиватися й мити голову рідким милом, яке виготовляється із калієвих солей карбонових кислот, або препаратом, що продається в аптеках під назвою «Зелене мило» і являє собою чисте калійне мило без ароматизаторів. Як це можна пояснити?

Калієві солі вищих карбонових кислот, зокрема стеаринової та пальмітинової у порівнянні з натрієвими краще розчиняються у воді, тому мають більш сильну миючу дію.

1.35. Дезодоранти за принципом дії поділяють на два типи:

• одні містять бактерицидні речовини, що знищують мікроорганізми й у такий спосіб гальмують бактеріальне розкладання поту;

• препарати другого типу містять речовини, що взаємодіють із компонентами поту, утворюючи нерозчинні сполуки, які закривають канали потових залоз і в такий спосіб зменшують потовиділення (наприклад, алюмокалієві квасці

(K₂S0₄ - Al₂ (SO₄)₃ -24H₂0), формальдегід СН₂=0).

Спробуйте визначити, до якого способу можна віднести описані прийоми боротьби із запахом поту—до біологічного, хімічного чи хіміко-біологічного. Принцип дії якого з описаних типів дезодорантів можна вважати більш придатним?

Принципи дії згаданих типів дезодорантів слід віднести до хіміко-біо-логічного способу, тому що в обох випадках мають місце і хімічні, і біологічні процеси. Більш придатним є дія дезодорантів першого типу, оскільки потовиділення — це природний процес, що сприяє терморегуляції організму і виведенню продуктів обміну, тому краще йому не перешкоджати.

1.36. У шампуні в якості утворювачів і стабілізаторів піни додають додецилбензол (C₆H₅-C₁₂H₂₅) або речовину, що має формулу C₁₁H₂₃-C(O)-NH-CH₂ –CH ₂ OH. Що є спільного між цими двома речовинами?

Обидві речовини містять довгий Карбоновий ланцюг.

1.37. Щоб шампуні залишалися прозорими при будь-якій температурі, у них додають так звані освітлюючі речовини: бутанол С₄Н₉ОН, ізопропанол СН₃-СНОН-СН₃, диетиленгліколь ОН-(СН₂)₂-0-(СН₂)₂-ОН, пропіленгліколь СН₃-СНОН-СН₂-ОН. (Не слід плутати з відбіяюючими шампунями на основі пероксидних сполук, які застосовують для знебарвлення волосся.) Чи можна сказати, що освітлюючих властивостей шампуням надають хімічні речовини певного класу?

Так. Усі ці речовини належать до класу спиртів, одноатомних чи багатоатомних.

1.38. Чому жирну шкіру обличчя, схильну до запальних процесів, не рекомендують занадто часто мити водою з милом, хоча мило добре видаляє жир зі шкіри й має антисептичні властивості?

Верхній найтонший шар шкіри має слабо кислу реакцію(рН=5),що перешкоджає проникненню хвороботворних бактерій у глибші шари. Часте вмивання з милом змінює значення рН і призводить до зниження природної захисної реакції шкіри.

1.39. Чому лікарі-дерматологи рекомендують після душу, який обов'язково слід прийняти перед басейном, обполіскувати ступні ніг розчином слабкої кислоти?

Верхній роговий шар шкіри ступнів і долонь переважно утворюється із кератину, структуру якого зумовлюють і водневі зв'язки. Під дією гарячої води і мила водневі зв'язки руйнуються, верхній шар шкіри розбухає, і до нього можуть проникнути хвороботворні бактерії та грибки. Ополіскування ступнів слабкокислим розчином сприяє відновленню водневих зв'язків і міцності рогового шару шкіри, а також його природній слабо кислій реакції. Крім того, у кислотному середовищі більшість хвороботворних бактерій та грибків розмножуються менш активно.

1.40. Чому в усі лосьйони для очищення шкіри обличчя, крім речовин, що розчиняють шкірний жир і видаляють часточки рогового шару шкіри, які відлущуються, обов'язково додають слабкі кислоти?

Див. відповіді до завдань 1.38,1.39.

1.41. У стародавніх рецептах для очищення шкіри обличчя рекомендують застосовувати висівки, оскільки нині виявлено, що в них містяться кератолітичні ферменти. Як, на вашу думку, ефективніше користуватися цим стародавнім народним засобом: розмішати в теплій воді й нанести на обличчя чи спочатку заварити окропом і тільки після цього наносити на шкіру?

Очищуюча дія висівок полягає у ферментативному руйнуванні кератину, з якого складаються часточки шкіри, що відлущуються. Оскільки ферменти діють при температурах, що не перевищують температуру тіла теплокровних тварин, а при сильному нагріванні руйнуються, то заварювати висівки окропом не потрібно.

1.42. Для догляду за жирною шкірою лікарі-косметологи рекомендують застосовувати різні дезінфікуючі та підсушуючі маски. В одній із книг, присвячених проблемам здоров'я, наведено два рецепти таких масок для жирної шкіри:

Рецепт 1. Тальк — 1 частина, глина біла — 1 частина, зубна паста — 1 частина. Розбавте суміш перекисом водню й борною кислотою. Можна додати настоянку календули.

Рецепт 2. Зубний порошок — 1 частина, розчин фурациліну — 1 частина, одеколон — 1 столова ложка, настойка календули — 1 чайна ложка.

Чи зможете ви за наведеними рецептами приготувати ці маски?

У першому рецепті не зазначено, розчинами якої концентрації слід розводити суміш. Перекис водню найчастіше продають в аптеках у вигляді 3 %-го розчину, але в косметології дуже часто застосовують і більш концентровані розчини — 5 і 10 %-ві, які готують розведенням пергідролю. Борну кислоту як гарний антисептичний засіб продають у твердому вигляді та як спиртові розчини з концентрацією 0,5, 1, 2, 3 і 5 %, а також як 10 %-й розчин у гліцерині. Можна приготувати і водний розчин борної кислоти. На жаль, у рецепті немає ніякої інформації ні про розчинник, ні про концентрацію розчинів борної кислоти. Те ж можна сказати й про рекомендацію «додати настойку календули». В аптеках продається спиртова настойка календули, але можна приготувати й водну із сухих або свіжих квітів цієї рослини.

Другий рецепт є ще менш точним. Незрозуміло, про які частини йдеться, якщо рекомендується на 1 частину твердої речовини (зубного порошку) узяти 1 частину розчину фурациліну. Швидше за все, про вагові частини, але про це можна тільки здогадуватися. Виникає те ж питання, що й у першому рецепті: «Яка концентрація розчину фурациліну?».

Фурацилін як сильний антибактеріальний препарат у продаж надходить у таблетках. Він погано розчиняється і у воді, і в спирті. Застосовують його у вигляді або водяного (0,02 %), або спиртового (0,066 %) розчинів. Також не зазначено, яку настойку календули потрібно: водну чи спиртову.

Можна зробити висновок, що наведені рецепти неможливо відтворити навіть людині, що добре знайома з основами хімії, тому шо в них є дуже багато неточностей.

1.43. Відомо, що з допомогою ацетону можна легко видалити лак із нігтів. Але, розвівши ацетоном засохлий лак, ми помічаємо, що після цього він лягає на нігті нерівно. Спробуйте пояснити, чому так відбувається. Відповідь підкажуть відомості про склад, що є обов'язковими на пляшечках з імпортними лаками.

Щоб лак рівно лягав на нігті, він повинен мати оптимальну в'язкість і час для висихання. Тому до складу лаків має входити суміш таких розчинників, як етилацетат, бутилацетат та ізопропіловий спирт.

В ацетону температура кипіння є дуже низькою (+35 °С), тому він дуже швидко випаровується, а лак, розведений ним, лягає нерівно. Якщо вам шкода викидати пляшечку із засохлим лаком, то розведіть його спеціальною рідиною для зняття лаку з нігтів.

1.44. Вислови «сурмити брови» чи «насурмлені брови», напевно, зустрічалися вам у книгах, що описують життя російських дворян та аристократії минулих століть. Як ви думаєте, яке походження цих висловів?

У ті часи для підфарбовування брів використовували м'який природний мінерал — сурм'яний блиск (Sb₂ S₃), що має колір від сірого до чорного із синім або райдужним відтінком й чимось нагадує сучасні тіні з перламутром.

1.45. Лак для нігтів найлегше видалити за допомогою ацетону або таких органічних розчинників, як толуол, етилацетат та бутилацетат. Однак парфумерно-косметична промисловість випускає різноманітні рідини й пасти для зняття лаку, що містять, крім розчинників, жири й воски, і косметологи рекомендують користуватися саме цими засобами, а не чистими розчинниками. Як ви можете це пояснити, знаючи склад і властивості кератину?

Кератин нігтя, як і кератин волосся, містить деяку кількість жирів. Органічні розчинники повністю видаляють жир із поверхні нігтьової пластини, і вона стає ламкою. Це особливо впливає на міцність нігтів при постійному використанні лаку.

1.46. Лосьйони для очищення шкіри обличчя — це один із найпоширеніших косметичних препаратів. Виробники, рекламуючи свій товар, запевняють нас, що вони містять унікальні речовини, які мають особливі очищуючі властивості. Основний компонент будь-якого лосьйону — це спирт, тому приготувати їх можна самим.

Склад простого лосьйону для жирної шкіри (у масових частках): спирту -20 %, лимонної кислоти — 2 %, алюміній ацетату — 0,3 %, кілька крапель парфумів чи одеколону і кип'яченої води до 100 %. Спирт можна замінити горілкою. Розрахуйте, скільки вам потрібно горілки та інших компонентів для приготування 0,2 л такого лосьйону (густину розчину прийміть за одиницю).

Горілка містить 40 % спирту, отже, її потрібно взяти у 2,5 раза більше, ніж чистого спирту.

На 100 г розчину потрібно:

• 20 г - 2,5 = 50 г горілки;

•2г лимонної кислоти;

•0,3г алюміній ацетату;

• решта — кип'ячена вода.

На 200 г розчину потрібно:

• 100 г горілки;

•4г лимонної кислоти;

• 0,6 г алюміній ацетату;

• решта — кип'ячена вода.

1.47. Для виготовлення пудри застосовують у різних співвідношеннях такі речовини:

• рисовий крохмаль;

• тальк, або магній силікат (4SiO_2: • 3MgO • Н₂О);

•каолін, або алюміній силікат (A l₂0₃-2Si0₂-2H₂0);

•цинк оксид;

• магній стеарат;

• алюміній стеарат;

• ферум(Ш) оксид.

У дешевих пудрах багато каоліну. Спробуйте пояснити з точки зору хімічних властивостей, чому дешеві пудри легко піддаються дії вологи: швидко злежуються, на шкіру лягають грудками.

Каолін — це природний мінерал, що є досить стійким до впливу вологи. Для виготовлення пудри його розмелюють на дрібний порошок, а в такому стані він є дуже гігроскопічним, що й призводить до злежування пудри й нерівного покриття шкіри.

1.48. В одному з підручників хімії, виданих для школярів у Великобританії («Солтерівська хімія»), подаються відомості про склад косметичних засобів, які жінки застосовували в давнину:

• білила для обличчя — свинцеві білила (2РЬС0₃ - РЬ(ОН)₂);

• рум'яна — червоний фосфор (Р);

• губна помада — кіновар (HgS);

• тіні для повік — аурипігмент (As₂S₃);

• туш для вій— стибніт (Sb₂S₃).

Що ви можете сказати про ці рецепти з погляду сучасних знань про властивості перерахованих у списку сполук?

Сполуки Меркурія, Плюмбуму та Арсену належать до отруйних, тому при тривалому використанні вони накопичуються в організмі і можуть викликати серйозне отруєння. Червоний фосфор може спричинити опіки шкіри.

1.49. У рекламі одного з дезодорантів для жінок автори так пояснюють його специфічну дію: «Жіночий рівень рН при потовиділенні звичайно відрізняється від чоловічого. Дезодорант «Секрет» взаємодіє з жіночим рівнем рН, надійно усуваючи запах поту». Наскільки грамотно викладено цю інформацію з погляду хімії? Запропонуйте свій варіант.

Ні, неграмотно.

Автори рекламного тексту правильно свідчать лише про те, шо рівень рН жіночого поту відрізняється від чоловічого, оскільки до складу поту входять і статеві гормони, чоловічі або жіночі відповідно. Показник рН можна використовувати лише щодо розчинів (у даному випадку поту), а не фізіологічних процесів (потовиділення). Правильніше можна сказати, шо значення (чи рівень) рН жіночого поту звичайно відрізняється від чоловічого.

Абсолютно неправильним є вислів «дезодорант взаємодіє з жіночим рівнем рН». рН — це не речовина і не реагент, а показник концентрації йонів Гідрогену в розчині, який не може вступати в хімічну взаємодію. Дезодорант може провзаємодіяти не з рН, а з компонентами поту, які зумовлюють рівень рН.

Можна запропонувати такий варіант реклами: «Значення рН жіночого поту звичайно відрізняється від чоловічого, і ми врахували це при розробці складу дезодоранту «Секрет». «Секрет» розраховано саме на цей рівень рН, тому він особливо ефективно усуває запах жіночого поту».

1.50. На етикетці крему для рук «ІнтерГРИМ» наведено таку інформацію: «Багатий на натуральні живильні компоненти крем для рук пом 'якшує, відновлює й підживлює зруйновану шкіру. Склад: стеарин косметичний, спирти вищих жирних кислот, віск емульсійний, моногліцериди, масло парфумерне, триетаноламін, лимонна кислота, натуральний екстракт ромашки, харчовий барвник, консерванти (метиловий та пропіловий ефіри), ароматизатори, вода». Що ви можете сказати про склад цього крему (зверніть особливу увагу на назви компонентів)?

У цьому тексті є багато некоректних, з погляду хімії, термінів.

Перший — «спирти вищих жирних кислот». Хімікам відомі вищі жирні спирти (це загальноприйнята технічна назва одноатомних спиртів, що містять від 6 до 20 атомів Карбону) і вищі жирні кислоти (цим терміном іноді позначають одноосновні карбонові кислоти аліфатичного ряду з такою ж кількістю атомів Карбону). Тому, мабуть, маються на увазі все-таки вищі жирні спирти, які дуже широко застосовуються в косметичній промисловості.

«Моногліцериди» — у загальному цей термін є правильним, але неточним. Гліцеридами називають складні ефіри гліцерину і високомолекулярних карбонових кислот, а термін «моногліцериди» значить, що в молекулі ефіру тільки один кислотний залишок, але не зазначено, яких саме кислот.

Те ж саме можна сказати і про терміни «метиловий ефір» та «пропіловий ефір». Про які ефіри йдеться: про прості чи про складні? Якщо про прості, то це можуть бути диметиловий, дипропіловий або метилетиловий чи пропілетиловий ефіри тощо. Якщо ж про складний, то із залишком якої кислоти?

У цілому, з погляду хімії, достовірної інформації про склад цього крему на етикетці немає. Тож до цієї реклами можуть бути претензії.

Догляд за волоссям

Хімічні та фізичні властивості шкіри і волосся зумовлюються особливостями кератину, що є різним для кожного виду тварин.

Кератин — нерозчинний у воді білок хребетних, що утворює їхнє волосся та вовну, роговий покрив шкіри, нігті. Під дією води шкіра, волосся та нігті пом'якшуються, набухають, а після випаровування її знову стають твердими.

Основні хімічні властивості кератину полягають у тому, що І 5 % його складу становить амінокислота цистеїну, яка містить Сульфур. Атоми Сульфуру, наявні в молекулі кератину, легко утворюють зв'язки з атомами такої ж речовини сусідніх молекул, тому виникають дисульфідні містки, які з'єднують ці макромолекули.

Волосина має неоднорідну структуру в поперечному перерізі. З погляду хімії, усі ії шари є ідентичними і складаються з однієї хімічної сполуки — кератину. Але залежно від ступеня і типу структурування кератину існують шари з різними властивостями:

• кутикула — поверхневий лускатий шар;

• волокнистий, або корковий шар;

• серцевина, або мозковий шар.

Кутикула утворюється із плоских клітин, що перекривають одна одну подібно до риб'ячої луски. З погляду косметології, це — найважливіший шар волосини. Саме від його стану залежить зовнішній вигляд волосся: блиск і пружність або, навпаки, тьмяність і посіченість.

Стан кутикули впливає на процеси фарбування та завивки волосся, оскільки для проникнення препаратів у більш глибокі шари волосини, до пігменту, потрібно пом'якшити кутикулу.

Кератин, з якого складаються «лусочки», розбухає від вологи, особливо якщо це супроводжується дією тепла та лужних препаратів (наприклад, мила). З погляду хімії, це пояснюється розривом водневих зв'язків у молекулах кератину, які при висиханні волосся відновлюються. При набряканні пластинок їхні краї стають вертикально, тому волосся втрачає блиск. Пом'якшення кутикули зменшує і механічну міцність волосся, тому у вологому стані його легше пошкодити. Простір між краями лусочок заповнено шкірним жиром, що надає волоссю блиску, м'якості та еластичності.

Волокнистий, або корковий шар утворюється довгими веретеноподібними ороговілими клітинами, розташованими в одному напрямі; від нього залежать еластичність і пружність волосся. У цьому шарі міститься пігмент — меланін, що «відповідає» за колір. Забарвлення волосся залежить від наявності в ньому меланіну та повітря: світле волосся містить розсіяний пігмент, а темне —зернистий.

Серцевина, або мозковий шар утворюється з частково ороговілих клітин.

Укладання волосся та створення зачіски — це зміна фізичних властивостей волосся, які зумовлені властивостями хімічних зв'язків, що існують між білковими ланцюгами в молекулі кератину.

Під час фарбування волосся відбувають різноманітні хімічні процеси, а результат залежить від нашого вміння керувати ними. Для хіміка й у цій нелегкій справі не повинно виникати проблем, адже навіть найскладніші та багатоступінчасті хімічні процеси підкоряються відомим закономірностям перебігу хімічних реакцій.

Усі фарби для волосся можна розділити на 5 груп:

• 1 -ша група — відбіяюючі (знебарвлюючі) речовини;

• 2-га група—хімічні барвники, які вступають у реакцію з кератином волосся; також їх називають окисними, оскільки вони фарбують волосся тільки після окиснювання перекисом водню;

• 3-тя група — фізичні барвники (підфарбовуючі гелі та шампуні), які впливають на волосся лише поверхово, не вступаючи в хімічну реакцію з кератином;

• 4-та група—барвники природного походження (наприклад, хна, басма);

• 5-та група —металомісткі барвники, до складу яких входять солі металічних елементів (наприклад, Вісмуту, Аргентуму); наразі такі барвники практично не використовують.

У фарбуванні волосся виняткову роль відіграє перекис водню (Н₂0₂). Його використовують і для знебарвлення волосся, і як окиснювач у складі окисних барвників.

Вибілюючі барвники на основі Н₂0₂ є найпоширенішими, тому, щоб правильно користуватися ними, потрібно знати хімічні властивості цієї речовини.

Чистий перекис водню (85—90 %-й розчин) — сиропоподібна прозора рідина — вибухонебезпечний. У продаж як хімічний реактив надходить 25—30 %-й розчин (пергідроль).

У побуті частіше користуються не пергідролем, а твердими препаратами. У пігулках гідропериту перекис водню міститься у вигляді комплексу із сечовиною ((NH₂)₂COH₂0₂).

Перекис водню — дуже нестійка сполука й швидко розкладається відповідно до схеми:

н₂о₂-»н₂о+о.

Швидкість розкладання Н₂0₂ значно зростає з підвишенням температури, на світлі й у присутності лугів, тому в усі знебарвлюючі розчини додають нашатирний спирт (NH₃-H₂0).

Запитання та відповіді

1.51. Популярний журнал моди «Burda moden» так рекламує відтінюючу піну для волосся «Wella Color»: «Навіть при багаторазовому застосуванні відтінююча піна «Wella Color» не завдає ні найменшої шкоди волоссю, оскільки не містить ні аміаку, ні інших окисних речовин». Що ви можете сказати щодо цієї інформації?

Аміак (точніше його розчин, який містить амоній гідроксид, що звичайно входить до складу барвників для волосся) не є окиснювачем.

1.52. Чому суху волосину можна розтягти на 20—30%, змочену холодною водою — на 100 %, а змочену гарячою водою — ще більше?

Фізичні властивості волосся пояснюються різноманітністю наявних у ньому хімічних зв'язків.

Найменш міцним із хімічних зв'язків, що визначають структуру білкових молекул, є водневий зв'язок — взаємодія між атомом Гідрогену, що несе частково позитивний заряд, і атомами з високою електронегативністю: Нітрогеном групи

-NH- або Оксигеном групи С=0.

Йонні зв'язки—електростатична взаємодія між протилежно зарядженими ділянками одного ланцюга або ланцюгами, що несуть протилежні заряди. Уздовж білкового ланцюга містяться сотні водневих зв'язків, які, як і йонні, служать для утримання його в певній формі. Під дією води водневі та йонні зв'язки розриваються, тому білкові ланцюги можуть змінювати свою форму, тобто розтягуватися. Після висихання розірвані зв'язки. відновлюються, і волосся повертає колишні довжину та форму.

1.53. Лікарі-косметологи рекомендують не розчісувати мокре волосся або розчісувати дуже обережно гребінцем з тупими зубцями. Як це можна пояснити з позицій хімії?

Під дією води відбувається розривання водневих та йонних зв'язків у молекулах кератину, що призводить до розпушення зовнішнього шару волосини та зменшення її механічної міцності. Тому при розчісуванні мокрого волосся його дуже легко пошкодити гребінцем. Після висихання водневі та йонні зв'язки відновлюються, як і міцність волосся.

1.54. Чому лікарі-косметологи рекомендують при випаданні волосся вживати очищену сірку?

До складу кератину входить значна кількість Сульфуру, тому нерідко дефіцит цього елемента в організмі й стає причиною поганого росту та випадання волосся.

1.55. Чому під час використання препаратів для хімічної завивки волосся рекомендують особливо ретельно захищати нігті у той час, як ці ж препарати досить довго стикаються зі шкірою голови, не завдаючи їй особливої шкоди?

Препарати для хімічної завивки розривають дисульфідні містки в молекулах кератину, з якого в основному й утворено нігті. Під дією цих препаратів міцність нігтів зменшується.

1.56. Дотепер в усьому світі широко застосовують барвники для волосся природного походження: хну (порошок із листків лавсонії) та басму (порошок із листків індигофери). Жінки, які ними користуються, знають,що інтенсивність і міцність фарбування залежать від часу витримування та температури (краший результат буде при нагріванні), а справжній колір проявляється лише через добу під дією повітря. При роботі із хною без рукавичок сильно зафарбовуються нігті.

Які процеси — хімічні чи фізичні—лежать в основі дії хни та басми?

Хна й басма, як і всі продукти природного походження, є складною сумішшю. Деякі їхні компоненти можуть вступати в хімічну взаємодію з кератином у той час, як інші тільки адсорбуються поверхнею волосся. Тому хна й басма діють одночасно і як хімічні, і як фізичні барвники.

1.57. Іноді в сільській місцевості жінки поєднують фарбування волосся хною з миттям у російській лазні. Чому при цьому колір виходить більш насиченим?

Хна діє і як фізичний, і як хімічний барвник. Під дією води та пари в лазні руйнуються водневі та сольові містки між білковими ланцюгами кератину, розпушується верхній шар волосся, і барвник краще проникає всередину. При підвищеній температурі прискорюється і хімічна взаємодія кератину з компонентами барвника.

1.58. Звичайно в усі знебарвлюючі препарати на основі Н₂0₂, що готуються в домашніх умовах, рекомендується додавати рідке мило, щоб суміш у вигляді піни краще трималася на волоссі. Але жінки замість рідкого мила часто використовують будь-який шампунь, що є під рукою.

Чи може вплинути на ефективність знебарвлення якість шампуню або наявність у ньому таких додаткових речовин, як кондиціонери; речовини, що регулюють рН; барвники?

Так, може вплинути.

Усі добавки шампунів — органічні речовини, які можуть вступати у взаємодію з Н₂0₂. Оскільки частина реактиву витрачається на взаємодію з добавками, то й ефективність знебарвлення буде нижчою.

1.59. Чому при фарбуванні волосся хімічними барвниками без рукавичок дуже сильно забарвлюються нігті, менше — шкіра на долонях і майже зовсім не набувають кольору тильні сторони долонь?

Склад хімічних барвників забезпечує їхню взаємодію з кератином — білком, з якого утворюється рогова речовина волосся, нігтів і поверхневих шарів шкіри на долонях та підошвах. Тому саме ці ділянки й зафарбовуються найсильніше, а шкіра тильної сторони долонь складається з іншого білка — колагену, що значно гірше взаємодіє з барвниками.

1.60. Жінки, які постійно вибілюють волосся, знають, шо найважче боротися з темним волоссям, що відростає з коренів. Але якщо вибілення робиться вперше, то розчин наносять на коріння волосся в останню чергу. Як це можна пояснити, знаючи хімічні властивості пероксиду водню?

Швидкість розкладання Н₂0₂ зростає з підвищенням температури, тому безпосередньо на шкірі голови він розкладатиметься значно швидше, ніж на кінцях волосся, тому при первинному знебарвленні ця ділянка волосся може вийти значно світлішою, ніж інші.

1.61. Ви збираєтеся фарбувати волосся рідким, а не пастоподібним хімічним барвником. Потрібно попередньо зволожувати волосся чи можна наносити барвник на сухе? Чи буде це впливати на ефективність фарбування?

На перший погляд, рідкий барвник краще наносити на сухе волосся, шоб він не стікав, але при змочуванні гарячою водою руйнуються хімічні зв'язки між молекулами кератину, його зовнішній шар розпушується, що полегшує доступ барвника до внутрішніх шарів волосини. Тому волосся краще попередньо зволожити гарячою водою.

1.62. Яким із перерахованих засобів найкраще вимити волосся перед фарбуванням фізичними барвниками: звичайним шампунем, шампунем-кондиціонером із регульованим рівнем рН, рідким калійним чи туалетним милом?

Ніщо не допоможе. При висушуванні феном волосся повністю втрачає вологу і верхній шар сильно затвердіває за рахунок утворення додаткових водневих зв'язків у молекулі кератину. Це перешкодить проникненню барвника у верхній шар волосся та його адсорбції. Краще просто висушити волосся на повітрі, оскільки воно завжди має певну вологість за рахунок умісту пари води (у приміщенні нормальною вологістю повітря вважається 50—70 %). Волосся, висушене на повітрі, має більш пухкий верхній шар, що в цьому випадку і потрібно.

Це цікаво!

♦ Під час Великої Вітчизняної війни та у перші повоєнні роки, коли був дефіцит мила, багато жінок мили волосся процідженим настоєм деревної золи. Наразі в селах під час миття в лазні іноді прийнято мити голову хоча й з милом, але не чистою водою, а настоєм золи. Особливо це поширено там, де користуються не річковою, а джерельною водою. Як можна пояснити таке застосування золи?

Зола містить велику кількість калій карбонату (K₂CO₃ ), що є сіллю слабкої вугільної кислоти (Н₂С0₃) та сильної основи (КОН) і при розчиненні у воді гідролізує:

к₂со₃ + н₂о = кон + кнсо₃.

У розчині накопичуються йони ОН-, тому середовище стає лужним. Під дією лугу відбувається омилення жирів.

Крім того, зола добре пом'якшує воду, оскільки калій карбонат осаджує розчинні солі Кальцію та Магнію.

Ліки

Запитання та відповіді

1 .63. Кальцій хлорид (СаС1₂) — один в най відоміших та найрозповсюдженіших препаратів для лікування різних захворювань, особливо алергійних. Препарат вводять внутрішньовенно або приймають усередину у вигляді 5—10 %-го водного розчину. Наприклад, при раптовому прояві алергійної реакції можна до приїзду лікаря прийняти всередину 1 столову ложку водного розчину СаС1₂. Це доступний і нешкідливий засіб. Чи можна використовувати для прийому всередину розчин кальцій хлориду СаС1₂, в якому вже утворився невеликий пластівчастий осад білого кольору?

Так, цей препарат можна використовувати без ризику для здоров'я. Білий осад—це кальцій карбонат (СаС0₃), що утворився в результаті взаємодії СаСІ₂ із С0₂ повітря. Невелика кількість СаСО₃ є абсолютно нешкідливою.

Слід пам'ятати, що цей випадок все-таки є винятком із загального правила: більшість лікарських препаратів не можна вживати після закінчення терміну зберігання, зазначеного на упаковці, тому що багато з них є органічними сполуками складної структури і продукти їх розкладу можуть бути дуже токсичними.

1.64. Для лікування недокрів'я (зниженого вмісту гемоглобіну в крові) здавна застосовують препарати Fe, зокрема ферум(ІІ) сульфат, а іноді й відновлене залізо в порошку. Відомий і давній народний рецепт засобу від недокрів'я—«залізне» яблуко: в яблуко (краще антонівку) устромлюють кілька цвяхів і витримують добу. Потім цвяхи виймають, а яблуко з'їдає хворий. Як пояснити ефективність «залізного» яблука з погляду хімії?

Залізо застосовують для лікування недокрів'я тому, що воно у вигляді йонів входить до складу гемоглобіну. Рекомендують таким хворим і яблука, оскільки вони є справжніми чемпіонами серед фруктів щодо вмісту цього елемента (у середньому 2200 мг у 100 г продукту). Залізо, що входить до складу сплаву, з якого виготовлено цвяхи, розчиняється, хоча й повільно, в органічних кислотах, що містяться в яблуці. Таким чином, фрукт збагачується Fe. Вважається, що з усіх сортів яблук найбільш багатою на цей елемент та кислоти, які полегшують його розчинення, є антонівка.

1.65. Для зменшення кислотності шлункового соку і зниження його протеолітичної активності при виразковій хворобі шлунку і дванадцятипалої кишки та гастритах з підвищеною кислотністю в арсеналі лікарів мають бути такі препарати, як бекарбон (одна пігулка містить сухого екстракту беладони 0,01 г і натрій гідрокарбонату 0,3 г), магній оксид MgO, магнезія біла Mg(OH)₂• 4MgC0₃ • Н₂0, вікалін (до складу якого входять BiN0₃(OH)₂, Mg(OH)₂ • 4MgCO₃• Н₂0, NaHC0₃), алюміній гідроксид (у вигляді аморфного білого порошку), алмагель (суміш спеціально приготованого гелю А1(ОН)₃, з MgO та сорбітом). Багато хворих, якщо немає цих ліків, користуються звичайною питною содою, щоб позбутися печії (що лікарі робити не рекомендують!). Порівняйте механізм дії всіх названих препаратів і поясніть, які переваги є у кожного з них, чому лікарі рекомендують препарати на основі А1(ОН)₃ і забороняють уживати соду для нейтралізації надмірної кислотності шлункового соку.

Після приймання всередину соди, як і пігулок бекарбону, магнезії, вікаліну, відбувається взаємодія карбонатів із соляною кислотою НСІ, що міститься в шлунковому сокові, і виділяється СО₂ у досить значній кількості: якщо прийняти 1 г NaHCO₃ , то за умови його повної взаємодії з НСІ виділиться 0,52 г СО₂, (близько 0,3 л). Вуглекислий газ не тільки викликає дискомфорт у шлунку (відчуття важкості та переповнення, відрижку), а й збуджуюче діє на рецептори слизової оболонки, сприяючи посиленню секреції шлункового соку. До речі, саме тому хворим на гастрит і виразку шлунку не рекомендується вживати газованих напоїв. З погляду фізіології перевага віддається таким речовинам, як MgO і А1(ОН)₃ Останній не тільки нейтралізує кислоту, а й утворює гель, що змащує стінки шлунку, рівномірно розподіляючись по всій його поверхні, і забезпечує більш тривалу дію.

1.66. Багатьом відомий спосіб лікування нежиті або радикуліту за допомогою кухонної солі. ЇЇ нагрівають на сковороді або в духовці, насипають у мішечок зі щільної тканини і прикладають до хворого місця на кілька годин. Які властивості повареної солі використано в цьому рецепті?

У цьому випадку відіграють роль не хімічні, а фізичні властивості натрія хлориду (NaCl): його досить висока теплоємність. Аналогічні властивості має і пісок.

Це цікаво!

Відкриття йоду

Про відкриття йоду розповідають таку історію. У той день французький учений Бернар Куртуа, як звичайно, снідав за робочим столом у своєму невеликому хімічному кабінеті. У нього на плечі сидів улюблений кіт. На столі, поруч із їжею, стояли дві пляшки, в одній із яких був настій морських водоростей у спирті, а в іншій — суміш концентрованої сульфатної кислоти із залізними ошурками. Котові набридло сидіти на плечі, і він зістрибнув, але невдало: пляшки впали на підлогу й розбилися. Рідини, що зберігалися в них, змішалися, і в результаті хімічної реакції у повітря піднялися фіолетові клуби газу. Коли вони осіли, Куртуа помітив на лабораторному обладнанні фіолетовий кристалічний наліт. Так, за допомогою кота було зроблено велике відкриття. Які правила безпечної роботи в хімічних лабораторіях було при цьому порушено?

Дайте відповіді й на інші запитання:

- 3 якої речовини, що міститься у водоростях, при взаємодії із сірчаною кислотою (H₂S0₄) міг утворитися вільний йод? Напишіть рівняння реакції утворення йоду.

-Чи належить ця реакція до окисно-відновних?

- Як називається процес, у результаті якого з пари йоду утворилися кристали?

-Як очистити від нальоту, що утворився, обладнання в лабораторії?

Бернар Куртуа порушив такі правила безпечної роботи в хімічних

лабораторіях:

• Забороняється зберігати, а тим більше вживати харчові продукти.

• Забороняється перебування тварин у хімічних лабораторіях.

Не можна зберігати концентровані кислоти на лабораторному столі, їх потрібно тримати під витяжкою.

• Не можна тримати поруч речовини з окисними та відновними властивостями.

Морські водорості містять багато йоду у вигляді йона І'. При взаємодії розчину, що містить ці йони, із сірчаною кислотою H₂S0₄ відбулося окиснення І^- з утворенням молекулярного йоду:

2Nal + H₂ SO₄ = Na₂S0₄ +1₂ + S0₂ + 2H₂0.

Це окисно-відновна реакція.

Процес утворення кристалів із пари називається кристалізацією, а зворотний процес — сублімацією.

Наліт йоду можна легко видалити за допомогою органічних розчинників.