Дезодоранти і озоновий «щит» планети
Кожен знає, що дезодоранти - це засоби, що усувають неприємний запах поту. На чому грунтується їх дію? Піт виділяється особливими залозами, розташованими в шкірі на глибині 1. 3 мм. У здорових людей на 98. 99% він складається з води. З потом з організму виводяться продукти метаболізму: сечовина, сечова кислота, аміак, деякі амінокислоти, жирні кислоти, холестерин, в невеликій кількості білки, стероїдні гормони та ін. З мінеральних компонентів до складу поту входять іони натрію, кальцію, магнію, міді, марганцю , заліза, а також хлоридні і іодідним аніони. Неприємний запах поту пов'язаний з бактеріальним розщепленням його складових або з окисленням їх киснем повітря. Дезодоранти (косметичні засоби від поту) бувають двох типів. Одні гальмують розкладання виведених з потом продуктів метаболізму шляхом інактивації мікроорганізмів або запобіганням окислення продуктів потовиділення. Дія другої групи дезодорантів засноване на частковому придушенні процесів потовиділення. Такі засоби називають антіперспіранамі. Цими властивостями володіють солі алюмінію, цинку, цирконію, свинцю, хрому, заліза, вісмуту, а також формальдегід, таніни, етиловий спирт. На практиці з солей в якості антіперспіранов найчастіше використовують з'єднання алюмінію. Перераховані речовини взаємодіють з компонентами поту, утворюючи нерозчинні сполуки, які закривають канали потових залоз і тим самим зменшують потовиділення. В обидва типи дезодорантів вводять віддушки.
Чим же створюється тиск в аерозольних балонах? Це не просте запитання, так як з ним, можна сказати, пов'язана доля людства. Робочий тиск в балонах створюється парами зрідженого газу, або за рахунок стисненого газу, наприклад, N2. CO2 або N2 O. Дотепер балони із стисненими газами застосовувалися рідко, оскільки їх робочий тиск падає в міру витрати вмісту балона, тобто в міру збільшення обсягу парового простору. Тиск над зрідженим газом постійно, так як воно підтримується випаровуванням рідини і заповненням зростаючого простору. Як речовин, що створюють тиск в аерозольних балонах, виявилися зручними фторхлорвуглеводи.
Так, при 21 ° C тиск парів над рідким CF2 Cl2 становить 5 атм, а над сумішшю (50%: 50%) CF2 Cl2 і CF2 Cl2 2,5 атм. Ці речовини, крім того, мають важливу властивість - малої хімічної активністю по відношенню до багатьох речовин. Легкокіпящіе і хімічно інертні речовини, використовувані для створення підвищеного тиску в аерозольних балонах, називають пропеллентов. Таким чином, в аерозольних балонах в рідкому речовині (основі), заради якого і створюється пристрій, міститься рідкий пропеллент. Досить часто розчини аерозольного балона (одеколони, креми для гоління і ін.) Містять воду. Пропелленти CF2 Cl2 і CFCl3 згодом частково гідролізуються (взаємодіють з водою) і тому небажані. У таких випадках в якості палива використовують CF2 Cl - CF2 Cl (1,2-діхлортетрафторетан). В даний час прийнято міжнародну угоду по скороченню виробництва аерозольних балонів, що містять в якості пропеллентов фторхлорвуглеводи, оскільки встановлено, що вони погано впливають на озоновий шар Землі.
В атмосфері на певній висоті від Землі є підвищена концентрація озону. Він виходить в результаті фотодиссоциации молекулярного кисню і взаємодії атомарного кисню
з молекулярною відповідно до рівняння
Утворені молекули озону містять надлишкову енергію, тобто вони порушені. Якщо не відвести від молекули озону цю надлишкову енергію, то вона довго не проіснує, а розпадеться на вихідні атомарний і молекулярний кисень. Щоб молекула озону стала стабільною, вона повинна віддати надлишок енергії якійсь іншій молекулі, наприклад молекулі азоту:
Концентрація озону в атмосфері залежить від двох причин. 1. Для дисоціації молекул O2 на атоми потрібно інтенсивне короткохвильове сонячне випромінювання, яке поглинається в міру наближення до Землі. Отже, дисоціація O2 на атоми переважно протікає у верхніх шарах. 2. Для стабілізації утворюються молекул озону необхідно зіткнення з іншими частками, тобто розрідження повітря не повинно бути занадто великим, а отже, висота повинна бути також не дуже велика. В результаті цих двох факторів, що діють в протилежних напрямках, озон накопичується в певних шарах атмосфери. Досвід показує, що найбільша його концентрація спостерігається на висоті близько 50 км. Цей шар атмосфери і називають озоновим «щитом» планети. Він грає надзвичайно важливу роль в збереженні життя на Землі. Виявилося, що молекули озону, як ніякі інші, що знаходяться в атмосфері, сильно поглинають фотони з довжиною хвилі від 200 до 310 нм, тобто ультрафіолетове випромінювання Сонця. Відомо, що рослини і тварини гинуть при інтенсивному опроміненні цим світлом. Таким чином, можна сказати, що від концентрації озону залежить доля нашої планети.
Концентрація озону в атмосфері залежить від вмісту оксидів азоту і фторхлорметаном. Оксиди азоту постійно присутні в низьких концентраціях в результаті фотохімічного взаємодії азоту і кисню. Оксид азоту (II) руйнує озон, а оксид азоту (IV) пов'язує атомарний кисень відповідно до рівняннями
Таким чином, оксиди азоту відіграють роль каталізаторів в розкладанні озону.
За 4,6 млрд років існування нашої планети встановилася рівновага, і життя на Землі виникла і розвинулася при певному рівноважному складі атмосфери. Однак інтенсивний розвиток надзвукової авіації починає впливати на створилося в атмосфері рівновагу. Оскільки надзвукові літаки призначені для польотів в стратосфері, верхня межа якої підходить до «озоновому» шару, то з'являється небезпека впливу надзвукової техніки на цей шар. При згорянні палива в двигунах літаків в досить великих кількостях утворюються оксиди азоту.
Іншим джерелом небезпеки озоновому шару є фторхлорметани (головним чином CF2 Cl2 і CFCl3). Ці речовини широко використовують в балонах в аерозольній упаковці, а також в якості хладоагентов в промислових і побутових холодильниках. Фторхлорметани - надзвичайно інертні хімічні речовини. В атмосфері вони руйнуються лише у верхніх шарах під дією ультрафіолетового випромінювання в діапазоні довжин хвиль 190. 225 нм. Одним з продуктів розкладання фторхлорметаном є атомарний хлор:
Швидкість руйнування фторхлорметаном максимальна на висоті близько 30 км, тобто в шарі, що примикає до озоновому. Атомарний хлор так само, як і оксиди азоту, здатний каталізувати розкладання озону відповідно до рівняннями
Наукова громадськість висловлює заклопотаність руйнуванням озонового шару Землі і вимагає скорочення використання фторхлорметаном як розпилювачів аерозолів.
Необхідно відзначити ще раз, що опіки сонячним світлом викликаються ультрафіолетовими променями в області довжин хвиль 280. 315 нм (еритемна область). Ультрафіолетові промені з довжинами хвиль 315. 400 нм сприяють утворенню на шкірі людини пігменту меланіну, який служить захистом від ерітерми (від опіку). У деяких країнах налагоджений випуск фотозахисних кремів, які поглинають або відбивають сонячні промені ерітемной області, але пропускають промені, що стимулюють появу на шкірі засмаги. Як приклади фотозахисних з'єднань можна вказати на етиловий ефір ціннаміліденуксусной кислоти (I) і 2-фенілбен-зоксазол (II):
Косметичні засоби
У світі вважається, що серед найбільш прибуткових галузей промисловості на одному з перших місць стоїть косметична. Спостереження показують, що якщо потрібно, то жінки можуть відмовити собі багато в чому, тільки не в тому, що зробить їх хоча б трішки гарнішим.
Мистецтво косметики сягає в далеке минуле. Так, під час розкопок знайдено єгипетські мумії, нігті яких розфарбовані. У усипальницях єгипетських пірамід виявлені натуральні фарби і косметичні інструменти, різні плитки для приготування суміші фарб і рум'ян, судини для зберігання мазей і масел. Знайдений письмовий документ - папірус Еберса, в якому викладені косметичні правила і рецепти. Його написання відносять до п'ятого тисячоліття до нової ери.
Письмові джерела далекого минулого і спостереження сучасних мандрівників свідчать про те, що на ранній стадії розвитку до розфарбовування тіла фарбами були небайдужі і чоловіки. Як атавізм цього можна розглядати схильність деяких чоловіків до нашкірної татуювання. У міру розвитку культури чоловіки втрачають цей інтерес. Прагнення жінок до підфарбовування шкіри (особливо особи) навпаки посилюється. Судячи з усього, для жінок немає простий зв'язку між культурою і кількістю використовуваної косметики. Зв'язок швидше можна вловити між кількістю косметики і природженим смаком.
Стародавні рукописи свідчать, що вже тисячі років тому жінки Сходу підфарбовували повіки в блакитний колір найтоншої пилком з товченої бірюзи. Бірюза - це природний мінерал, що має склад СuАl6 (PO4) 4 (OH) 8 · 4H2 О.
З незапам'ятних часів для підфарбовування брів використовувався м'який природний мінерал - сурм'яний блиск Sb2 S3. У російській мові був вираз «Сурма брови». Сурм'яний блиск поставлявся в різні країни арабами, які називали його стиби. Від цієї назви і пішло латинське стибиум, яка означала в давнину не хімічний елемент, а його сульфід Sb2 S3. Природний сурм'яний блиск має колір від сірого до чорного з синьою або райдужною мінливістю.
Достовірно відомо, що в Росії косметичні фарби застосовувалися в кінці XVI і особливо широко в XVII в. Історик П.М. Лук'янов в одній зі своїх книг цитує саксонського мандрівника Олеарія, який відвідав Росію в першій половині XVII ст. і пізніше описав свої враження: «Жінки в Росії середнього зросту, взагалі стрункі, ніжні лицем і складанням, але в містах все рум'яняться і так грубо і помітно, що дивлячись на них подумаєш, ніби хтось вимазав їх рукою повною борошна і потім пензликом намазував їм на щоки червоною фарбою. Брови і вії вони також підфарбовували чорною, а іноді і коричневою фарбою ». Враження того ж часу іншого мандрівника по Росії голландця Стрюйса на цей рахунок записані наступними словами: «Хоча жінки звичайно білі, і шкіра на обличчі їх дуже гладка, все-таки вони майже всі рум'яняться або вірніше натираються незграбно білилом і запрошують для цього белільшіц». Рум'янами в той час фарбували не тільки щоки, але й губи.
Природно, що в далекому минулому в якості косметичних препаратів використовувалися лише природні мінеральні та органічні речовини. З розвитком хімії для цієї мети все частіше стали застосовувати синтетичні продукти. Так, наприклад, в якості пігменту для губних помад застосовують малиново-червоний біс-ді-метілгліоксімат нікелю. Органічний реагент ді-метілгліоксім хіміки-аналітики використовують для якісного виявлення та кількісного визначення іонів нікелю (II), а реакція освіти цього з'єднання носить ім'я нашого співвітчизника Л.А. Чугаева.
Промисловість випускає перламутрові губні помади і креми, а також шампуні з перламутровими блискітками. Перламутровий ефект в косметичних засобах створюється солями вісмуту BiOCl і Вio (NO3) або тітанірованной слюдою - перламутровим порошком, що містить близько 40% TiO2. Давно відомі перлинні або іспанські білила. Їх основним компонентом є Вio (NO3) 2. утворюється при розчиненні нітрату вісмуту Вi (NO3) 3 у воді. У косметиці ці білила використовують для приготування білого гриму.
Для створення спеціальних косметичних засобів (гримів) застосовують оксид цинку ZnO, одержуваний прожарюванням основного карбонату (ZnOH) 2 CO3. У медицині його використовують в присипках (в якості в'яжучого, подсушивающего, дезинфікуючого засобу) і для виготовлення мазей.
Косметичні декоративні пудри - багатокомпонентні суміші. У них входять: тальк, каолін, ZnO, TiO2. MgCO3. крохмаль, цинкові і магнієві солі стеаринової кислоти, а також органічні і неорганічні пігменти, зокрема Fe2 O3. Тальк надає пудрі сипкість і ковзний ефект. Його недоліком є здатність вбиратися в шкіру і надавати жирний блиск. Проте до складу пудр він входить у кількості до 50. 80%. Каолін має високу покривістістю і здатність вбирати надлишок жирових виділень шкіри. Його підвищена гігроскопічність сприяє злежуваності і нерівномірного розподілу пудри на шкірі, тому каолін вводять не більше 25%. Оксиди цинку і титану мають гарну покривістістю. Крім того, оксид цинку має антисептичні властивості і тому одночасно виконує роль дезінфікуючої добавки. Ці оксиди вводять в пудри до 15%. У великих кількостях вони призводять до сухості шкіри. Крохмаль надає шкірі бархатистість, а завдяки стеаратам цинку і магнію пудра добре утримується на шкірі і робить її гладкою.
Компактна пудра на відміну від розсипний містить сполучні добавки: натрийкарбоксиметилцеллюлозу, вищі жирні кислоти, воски, багатоатомні спирти і їх ефіри, мінеральні і рослинні масла. Вони дозволяють отримувати при пресуванні брикети певної форми, які зберігають міцність при тривалому вживанні.
У побуті в якості дезинфікуючого і відбілюючого засобу широко використовують розчини (3, 6, 10% -ві) пероксиду водню. Більш концентрований - 30% -ний розчин пероксиду водню - називають пергідролем. Пероксид водню - нестійка (особливо на світлі) хімічна сполука. Воно розкладається на воду і кисень:
У момент утворення кисень перебуває в атомарному стані і лише потім переходить в молекулярний:
Атомарний кисень має особливо сильним окислювальним властивістю. Завдяки йому розчини пероксиду водню руйнують барвники і відбілюють тканини з бавовняних і вовняних тканин, шовк, пір'я, волосся. Здатність пероксиду водню знебарвлювати волосся використовують в косметиці. Вона заснована на взаємодії атомарного кисню з барвником волосся меланіном - сумішшю складних органічних речовин. При окисленні меланін переходить в безбарвне з'єднання. Слід пам'ятати, що пергідроль викликає опіки шкіри та слизових оболонок.
В даний час для такої процедури є великий асортимент різних органічних барвників.
Іноді ж для цієї мети застосовують солі срібла, міді, нікелю, кобальту, заліза. В такому випадку фарбування волосся здійснюють за допомогою двох розчинів. Один з них містить солі даних металів: нітрати, цитрати, сульфати або хлориди, а другий - відновники: пирогаллол, танін та ін. При змішуванні цих розчинів іони металів відновлюються до атомів, які і осідають на поверхні волосся.
Найбільш поширений лак для нігтів представляє розчин нітроцелюлози в органічних розчинниках. Нітроцелюлозу отримують нитрованием целюлози (бавовняної або деревної) сумішшю азотної та сірчаної кислот. Вона є складним ефіром азотної кислоти і характеризується загальною формулою [C6 H7 O2 (OH) 3-x (ONO2) x] n. Як розчинники використовують аміловий ефір оцтової кислоти, ацетон, різні спирти, етиловий ефір, а також їх суміші. У лак додають пластифікатори - касторове масло або інші екстракти, які перешкоджають знежирення нігтів і запобігають їх ламкість.
Слід зазначити, що косметика тісно стикається з гігієною, так як є багато косметичних засобів (лосьйони, креми, шампуні та ін.), Які виконують і гігієнічну функцію.