«ХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГИГИЕНЫ И КОСМЕТИКИ»

Дополнительный материал по химии на тему:  «ХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГИГИЕНЫ И КОСМЕТИКИ» Мыло и СМС Слово «гигиена» происходит от греч. hygieinos, что означает «целебный, приносящий здоровье». Гигиена – это раздел профилактической медицины, изучающий влияние внешней среды на здоровье человека. К важнейшим гигиеническим средствам следует прежде всего отнести мыла и моющие средства.  Мыло было известно человеку еще до новой эры летоисчисления. Ученые  не   располагают   информацией   о  начале  приготовления   мыла   в арабских странах и Китае. Самое раннее письменное упоминание о мыле в европейских   странах   встречается   у   римского   писателя   и   ученого   Плиния Старшего   в   трактате   «Естественная   история»   (в   37   томах),   который   по существу   был   энциклопедией   естественно­научных   знаний   античности. Плиний писал о способах приготовления мыла омылением жиров. Мало того, он писал о твердом и мягком мыле, получаемом с использованием соды и поташа   соответственно.   Раньше   для   стирки   одежды   использовали   щелок, получающийся при обработке золы водой. Скорее всего это было до того, как стало известно, что зола от сжигания топлива растительного происхождения содержит поташ. Развитию   мыловарения   способствовало   наличие   сырьевых   источников. Например,   марсельская   мыловаренная   промышленность,   известная   с   эпохи раннего средневековья, располагала оливковым маслом и содой. Оливковое масло   получают   простым   холодным   прессованием   плодов   масличных деревьев. Масло, получаемое после первых двух прессовок, употребляли для пищевых целей, а после третьей – использовали для переработки на мыло. Марсельское   мыло   было   важным   предметом   торговли   уже   в   IX   в.   Оно уступило свое место на международном рынке венецианскому мылу лишь с конца   средних   веков   (XIV   в.).   Кроме   Франции,   мыловарение   в   Европе развивалось   в   Италии,   Греции,   Испании,   на   Кипре,   то   есть   в   районах, культивирующих   оливковые   деревья.   Первые   германские   мыловарни   были основаны в XIV столетии. Несмотря   на   то,   что   в   конце   эпохи   средневековья   в   разных   странах существовала довольно развитая мыловаренная промышленность, химическая сущность процессов, была, конечно, не ясна. Лишь на рубеже XVIII–XIX вв. была установлена химическая природа жиров и внесена ясность в реакцию их омыления. В 1779 г. шведский химик К.­В. Шееле (1742–1786) показал, что при взаимодействии оливкового масла с оксидом свинца и водой образуется сладкое,   растворимое   в   воде   вещество.   Решающий   шаг   на   пути   изучения химической   природы   жиров   был   сделан   французским   химиком   М.­Э. Шеврелем (1786–1889). Он открыл стеариновую, пальмитиновую и олеиновую кислоты как продукты разложения жиров при их омылении водой и щелочами. Сладкое вещество, полученное Шееле, было названо Шеврелем глицерином. Сорок лет спустя П.­Э. Бертло (1827–1907) установил природу глицерина и объяснил химическое строение жиров. Глицерин – трехатомный спирт. Жиры –   сложные   эфиры   глицерина   и   высших   одноосновных   карбоновых   кислот, преимущественно   пальмитиновой   СН3(СН2)14СООН, стеариновой   СН3(СН2)16СООН и олеиновой СНз(СН2)7СН = СН(СН2)7СООН.  В   состав   различных   жиров   входят   в   различных   соотношениях пальмитиновая,  стеариновая, олеиновая  и другие  кислоты. В растительных (жидких)   жирах   преобладают   непредельные   кислоты  (содержащие   двойные связи), а в животных (твердых) – предельные кислоты, то есть не содержащие двойных связей. Потребности в твердых животных жирах бо(cid:8) льшие, чем в растительных.   Поэтому   жидкие   растительные   жиры   переводят   в   твердые каталитической   гидрогенизацией.   В   этом   процессе   остатки   непредельных кислот   в   глицеридах   превращаются   (присоединением   водорода)   в   остатки предельных кислот.  Именно   так   получают   кулинарные   жиры,   масло   для   обжаривания, салатное   масло,   а   также   жиры,   идущие   на   производство   маргарина. Гидрированные жиры называют саломаслами (сало из масла).   остаток       линолевой присутствует Важно   то,   что   среди   остатков   других   высших   кислот   в   глицеридах (жирах) кислоты СН3(СН2)4СН=СНСН2СН2СН=СН(СН2)7СООН.   В   отличие   от   остальных   эта кислота не синтезируется в организме человека, а вводится только с пищей. В настоящее время существует утвердившееся мнение, что линолевая кислота необходима для предотвращения атеросклероза – распространенной болезни, служащей   одной   из   главных   причин   потери   трудоспособности   и преждевременной   старости.   Необходимо   отметить,   что   линолевая   кислота непредельная, а значит, она входит в состав главным образом растительных жиров. В быту, не говоря уже о промышленности, процессу мытья подвергают разные   предметы   и   объекты.   Загрязняющие   вещества   бывают   самые разнообразные, но чаще всего они малорастворимы или нерастворимы в воде. Такие вещества, как правило, являются гидрофобными, поскольку водой не смачиваются   и   с   водой   не   взаимодействуют.   Поэтому   нужны   и   различные моющие средства. Если попытаться дать этому процессу определение, то мытьем можно назвать очистку загрязненной поверхности жидкостью, содержащей моющее вещество   или   систему   моющих   веществ.   В   качестве   жидкости   в   быту используют   главным   образом   воду.   Хорошая   моющая   система   должна выполнять двойную функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный раствор. Значит, моющее средство также должно обладать   двойной   функцией:   способностью   взаимодействовать   с загрязняющим   веществом   и   свойством   переводить   его   в   воду   или   водный раствор.   Следовательно,   молекула   моющего   вещества   должна   иметь гидрофобную и гидрофильную части. «Фобос» по­гречески означает страх, боязнь.   Значит,   гидрофобный   означает   «боящийся,   избегающий   воду». «Филео» по­гречески – «люблю», а гидрофильный – любящий, удерживающий воду.   Гидрофобная   часть   молекулы   моющего   вещества   обладает способностью   взаимодействовать   с   поверхностью   гидрофобного загрязняющего   вещества.   Гидрофильная   часть   моющего   вещества взаимодействует   с   водой,   проникает   в   воду   и   увлекает   с   собой   частицу загрязняющего вещества, присоединенную к гидрофобному концу. Таким   образом,   моющие   вещества   должны   обладать   способностью   то   есть   обладать   Их   называют   поверхностно­активными адсорбироваться   на   пограничной   поверхности, поверхностной   активностью. веществами (ПАВ). Соли   тяжелых   карбоновых   кислот,   например   СН3(СН2)14COONa, являются   типичными   поверхностно­активными   веществами.   Они   содержат гидрофильную   часть   (в   данном   случае   –   карбоксильную   группу)   и гидрофобную часть (углеводородный радикал). Животные   жиры   –   древнее   и   весьма   ценное   сырье   мыловаренной промышленности.   Они   содержат   до   40   %   насыщенных   жирных   кислот. Искусственные,   то   есть   синтетические,   жирные   кислоты   получают   из парафина нефтей каталитическим окислением кислородом воздуха. Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах, и получается смесь кислот,   которые   затем   разделяют   на   фракции.   При   производстве   мыла используют в основном две фракции: С10–C16 и С17 –С20. В хозяйственное мыло синтетические кислоты вводят в количестве 35–40 %.  Для   производства   мыла   применяют   также   нафтеновые   кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина и др.). С этой целью   нефтепродукты   обрабатывают   раствором   гидроксида   натрия   и получают   водный   раствор   натриевых   солей   нафтеновых   кислот (монокарбоновые кислоты ряда циклопентана и циклогексана). Этот раствор упаривают   и   обрабатывают   поваренной   солью,   в   результате   чего   на поверхность   раствора   всплывает   мазеобразная   масса   темного   цвета   – мылонафт. Для очистки мылонафт обрабатывают серной кислотой, то есть вытесняют из солей сами нафтеновые кислоты. Этот нерастворимый в воде продукт называют  асидолом, или асидолмылонафтом. Непосредственно из асидола можно изготавливать только жидкое или, в крайнем случае, мягкое мыло.   Оно   имеет   нефтяной   запах,   но   зато   обладает   бактерицидными свойствами. В производстве мыла давно используют канифоль, которую получают при переработке живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот,   содержащих   в   углеродной   цепи   около   20   атомов   С.   В   состав хозяйственного мыла  обычно вводят 12–15 %  канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл – не более 10 %. Введение канифоли в больших количествах делает мыло мягким и липким. Процесс   производства   мыла   состоит   из   химической   и   механической стадий.   На   первой   стадии   (варка   мыла)   получают   водный   раствор   солей натрия   (реже   калия)   и   жирных   кислот   или   их   заменителей   (нафтеновых, смоляных). На второй стадии проводят механическую обработку этих солей – охлаждение,   сушку,   смешивание   с   различными   добавками,   отделку   и упаковку. Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком   щелочи   NaOH   или   раствором   NaCl.   В   результате   этого   на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное таким образом мыло называют я(cid:8) дровым, а процесс его выделения   из   раствора   –   отсолкой,   или   высаливанием.   При   высаливании происходит   повышение   концентрации   мыла   и   очистка   его   от   белковых, красящих и механических примесей. Так получают хозяйственное мыло. Если   мыло   варилось   из   животных   или   растительных   жиров,   то   из раствора   после   отделения   ядра   выделяют   образующийся   в   результате омыления   глицерин.   Он   находит   широкое   и   разнообразное   применение:   в производстве взрывчатых веществ (тринитроглицерина) и полимерных смол; в качестве   умягчителя   тканей   и   кожи;   для   парфюмерных,   косметических   и медицинских препаратов; при производстве кондитерских изделий и ликеров. Последним он придает вязкую консистенцию. Для получения особо чистого и светлого мыла его очищают (шлифуют) переведением   снова   в   раствор,   кипячением   с   горячей   водой   и   повторным высаливанием.   В   результате   шлифования   мыло   приобретает   большую однородность,   низкую   вязкость   и   надлежащую   пластичность.   Для изготовления   туалетного   мыла   в   очищенном   ядровом   мыле   снижают содержание воды с 30 до 12 %. Затем в него вводят парфюмерные отдушки, отбеливатели   типа   ТiO2,  красители   и  др.  Хорошие  сорта   туалетного  мыла содержат до 50 % мыла, полученного из кокосового или пальмового масла. Кокосовое   масло   хорошо   растворяется   в   холодной   воде   и   способствует высокому уровню пенообразования. Иногда туалетное мыло содержит до 10 % свободных   жирных   кислот.   Самое   дорогое   туалетное   мыло   целиком изготавливают из кокосового масла. Для улучшения некоторых характеристик хозяйственного мыла (иногда и туалетного),   а   также   для   удешевления   в   него   вводят   наполнители.   К   ним относятся   некоторые   натриевые   соли   (Na2CO3,   Na2B4O7,   жидкое   стекло), которые при растворении в воде приводят к подщелачиванию, клеи (казеин, казеиновый   студень),   углеводы   (крахмал).   Клеи   и   крахмал   способствуют пенообразованию   мыльного   раствора   и   стойкости   пены,   однако   моющей способностью не обладают. Для получения паст в жидкое хозяйственное мыло вводят   тонкоизмельченный   песок,  толченый   кирпич,  жирные     глины.    Они способствуют  механической  очистке. Такие мыла применяют   для  чистки кухонной  посуды,  некрашеной  мебели,  полов и т. д. Особое   место   среди   наполнителей   занимает  сапонин,   получаемый выщелачиванием  некоторых растений и прежде всего  мыльного корня. Он хорошо растворяется в воде, и его растворы сильно пенятся. Поэтому сапонин используют для улучшения пенообразования дорогих сортов мыла. Следует отметить, что замена натрия на калий приводит к изменению консистенции мыла. Из твердого оно становится мягким или мазеобразным. Ионы кальция и магния, вытесняя натрий, образуют с анионами тяжелых карбоновых   кислот   малорастворимые   соли.   Этот   процесс   можно   выразить уравнениями: 2RCOONa + Са(НСО3)2 = Ca(RCOO)2 + 2NaHCO3  2RCOONa + MgCl2 = Mg(RCOO)2 + 2NaCl Поэтому при стирке белья в жесткой воде, содержащей эти ионы, расход мыла   повышается   на   25–30   %.   Малорастворимые   соли   кальция   и   магния оседают   на   ткани,   забивают   поры   и   потому   делают   ткань   грубой,   менее эластичной,   с   плохой   воздухо­   и   влагопроницаемостью.   Белые   ткани приобретают сероватый оттенок, а окрашенные становятся блеклыми. Кроме того, осевшие на ткани известковые мыла приводят к снижению ее прочности. Это происходит потому, что анионы ненасыщенных карбоновых кислот при сушке   тканей   окисляются   кислородом   воздуха   с   образованием   веществ пероксидного   характера.   Последние   же   окисляют   целлюлозу,   из   которой состоят ткани.  Кроме  использования  мыла  в качестве  моющего средства  оно широко применяется при отбеливании тканей, в производстве косметических средств, для изготовления полировочных составов и водоэмульсионных красок.  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. 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, 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 жесткой воде может быть гораздо ниже, чем мыла, полученного из жиров. Синтетические моющие средства обычно представляют довольно сложную композицию веществ, поскольку в них входят различные добавки: оптические отбеливатели, химические отбеливатели, отбеливающие 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   ляпис­лазурью.   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   строение   его   молекул   до   сих   пор   не выяснено. Заменителем ультрамарина в быту является порошок белой глины (каолина) или мела с предварительно нанесенными на поверхность их частиц органическими красителями синего цвета (органические синьки). Химические отбеливатели. При стирке тканей часто бывает необходимо не только удалить загрязнения, но и разрушить окрашенные соединения (пятна от   ягод   или   вин).   Эту   функцию   выполняют   химические   отбеливатели. Наиболее распространенным отбеливателем является перборат натрия. Его химическую   формулу   условно   записывают   в   виде   NaBO2∙Н2О2∙ЗН2О.   Из формулы   видно,   что   отбеливающим   началом   служит   пероксид   водорода, который   образуется   в   результате   гидролиза   пербората.   Этот   химический отбеливатель эффективно действует при 70 °С и выше. Отбеливающие   ферменты.   Пятна   белковых   веществ   и   крови   трудно отстирываются и плохо обесцвечиваются химическими отбеливателями. Для их   устранения   применяют   специальные   ферменты,   которые   добавляют   в моющие  средства  (так  называемые  биопорошки). 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   отстирывающими   и пенообразующими свойствами 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   С11Н2зСОNНСН2СН2ОН   и   другие органические вещества. 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,   содержащая   пульпу, представляющую собой рыхлую соединительную ткань, в которой проходят нервы и сосуды. Зубы   подвержены   ряду   заболеваний,   и   одним   из   наиболее распространенных   является   кариес.   К   сожалению,   никому   не   удается избежать этого заболевания, но ограничить его распространение можно, если вовремя   применить   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,   то   есть   его пропитывание   минеральными   компонентами   слюны.   Слюна   содержит   ионы Са2+ и HPO4 2­. Они препятствуют растворению эмали зуба, но, откладываясь в мягком налете в виде малорастворимой соли, приводят к его минерализации. Слюна здорового человека имеет нейтральную реакцию (рН 7,0–7,5). В результате расщепления бактериями (стрептококкус мутанис) остатков пищи, содержащей углеводы (в частности, сахар), образуются органические кислоты –   в   основном,   молочная.   Эти   кислоты   снижают   рН   до   4,5–5,0.   В   данных условиях разрушение эмали ускоряется, что и приводит к весьма неприятным результатам.   Давно   замечено,   что   любители   сладкого   часто   не   могут похвастаться хорошим состоянием зубов. Таким образом, одним из путей профилактики кариеса является очистка зубов  и  полоскание  ротовой полости после  приема пищи. Это приводит к предотвращению образования мягкого налета и зубного камня. Трудно сказать, когда люди начали чистить зубы, но имеются сведения, что одним из древнейших препаратов для чистки зубов была табачная зола. Еще сравнительно недавно широко применяли зубные порошки. Они состоят во­первых, из абразивного (т. е. шлифующего) материала: чаще всего это мел СаСО3, реже СаНРО4, а иногда их смеси. Эти абразивы получают химическим осаждением, например в соответствии с уравнением: Са(NO3) 2 + Na2CO3 = СаСОз + 2NaNO3 Природный   мел   для   этой   цели   использовать   нельзя,   так   как   в   нем содержатся   твердые   частицы   от   панцирей   морских   организмов,   которые обладают   высокой   прочностью   и   могут   привести   к   сильному   истиранию   и повреждению   эмали   зуба.   К   абразивным   материалам   добавляют   MgO, полученный   прокаливанием   MgCO3.   Оксид   магния   придает   порошкам легкость и рыхлость. В некоторые сорта порошков вводят пероксид магния MgO2,   который   обладает   отбеливающими   свойствами.   В   небольших количествах в порошки включают поверхностно­активные вещества, например лаурилсульфат натрия, а также отдушки – чаще всего ментол или экстракт мяты.   В   настоящее   время   производство   зубных   порошков   существенно сокращено, поскольку они стали менее популярными, чем пасты.   пенообразующие. Важнейшим средством ухода за зубами являются  зубные пасты. Они имеют меньшую истирающую способность по сравнению с порошками, более удобны   в   применении   и   характеризуются   более   высокой   эффективностью. Зубные   пасты   –   это   многокомпонентные   составы.   Они   подразделяются   на гигиенические  и  лечебно­профилактические.   Первые   оказывают   только очищающее и освежающее действия, а вторые, кроме этих свойств, служат для профилактики заболеваний и способствуют лечению зубов и полости рта. Основные компоненты зубной пасты следующие: абразивные, связующие, загустители,   Абразивные   вещества   обеспечивают механическую очистку зуба от налетов и его полировку. В качестве абразивов, как   уже   говорилось,   чаще   всего   применяют   химически   осажденный   мел СаСО3.   Установлено,   что   компоненты   зубной   пасты   способны   влиять   на минеральную   составляющую   зуба   и,   в   частности,   на   эмаль.   Поэтому,   в последнее  время  в  качестве   абразивов   стали  применять   фосфаты  кальция: СаНРО4,   Са3(РО4)2,   Са2Р2О7,   а   также   малорастворимый   полимерный метафосфат натрия (NaPO3)х. Кроме того, в качестве абразивов в различных сортах   паст   применяют   оксид   и   гидроксид   алюминия,   диоксид   кремния, силикат циркония, а  также некоторые органические  полимерные  вещества, например метилметакрилат натрия. На практике часто используют не одно абразивное вещество, а их смесь. Для   превращения   смеси   абразивных   порошков   в   стойкую   пасту применяют   желатинирующие   компоненты.   Их   часто   получают   в промышленном   масштабе   из   растений;   например,   из   морских   водорослей извлекают   природные   полисахариды:   натриевые   соли   альгиновых   кислот   и каррагинаты.   Для   этой   же   цели   реже   применяют   растительные   камеди   – трагакант и пектины. Из синтетических веществ широкое применение нашли производные клетчатки (хлопковой и древесной). Для получения пластичной, тиксотропной   массы,   легко   выдавливающейся   из   тюбика,   применяют полиатомные   спирты:   глицерин,   Они способствуют сохранению в пасте влаги при хранении, повышают температуру замерзания и улучшают вкусовые свойства пасты. Растительные экстракты и камеди   чувствительны   к   действию   микробов.   Поэтому   для   устранения разрушительного   действия   микроорганизмов   в   состав   паст   вводят антисептические   вещества:   формальдегид,   хлорированные   фенолы   и алкильные эфиры оксибензойных кислот.   полиэтилен­гликоль.   сорбит, В   качестве   пенообразующих   веществ   в   зубных   пастах   в   прошлом использовали мыла, однако их низкая пенообразующая способность в жесткой воде и неприятный мыльный привкус снижали качество паст. Вместо мыла стали использовать ализариновое масло (сульфированное касторовое масло), выражаемое формулой: СН3(СН2)5СНСН2СН=СН (СН2)7СООН. Ализариновое масло не связывается в малорастворимое вещество ионами кальция и магния и обладает смачивающими и бактерицидными свойствами. Считают, что оно обладает и антикариесным действием.  Хорошими пенообразующими, очищающими и смачивающими свойствами обладает натриевая соль таурида жирной кислоты RCONHCH2SO3Na. Борьбу с кариесом при помощи лечебно­профилактических зубных паст ведут   по   двум   направлениям:   1)   укрепление   минеральной   ткани   зуба;   2) предупреждение образования зубного налета. Первое достигается введением в пасты   соединений   фтора:   монофторфосфата   натрия,   формулу   которого условно можно записать в виде двойной соли NaF­NaPO3, а также фторида натрия   NaF   и   фторида   олова   (II)   SnF2.   Известно   также,   что   фторидные соединения   способствуют   подавлению   жизнедеятельности   бактерий, вызывающих образование в полости рта органических кислот. В настоящее время в антикариесных пастах стали широко использовать ферменты, а иногда в них вводят антибиотики. В зубные пасты обязательно вводят отдушки и вкусовые компоненты. Наиболее распространены отдушки мятного и коричного характера. Мятная отдушка обеспечивается применением ментола, мятных масел – перечной или кудрявой мяты, а также различных модификаторов. В коричневых отдушках применяют   метилсалицилат,   гвоздичное   масло,   эвкалиптол,   коричный альдегид. В качестве подслащивающего компонента чаще всего используют сахарин и некоторые его производные.  Некоторые   зарубежные   фирмы   приступили   к   производству безабразивных гелеобразных прозрачных зубных паст. В них используют гели оксида   кремния,   а   также   сополимеры   акриловой   кислоты   и   аллилового спирта. Эти пасты обладают высокой пенообразующей способностью, имеют приятный   вкус   и   красивый   внешний   вид.   Они   легко   окрашиваются   в различные   яркие   цвета   –   красный,   синий,   зеленый,   желтый.   Однако   их очищающая способность намного ниже, чем паст с использованием абразивов. Дезодоранты и «озоновый щит» планеты Каждый знает, что дезодоранты – это средства, устраняющие неприятный запах пота. На чем основано их действие? Пот выделяется особыми железами, расположенными в коже на глубине 1–3 мм. У здоровых людей на 98–99 % он состоит из воды. С потом из организма выводятся продукты метаболизма: мочевина,   мочевая   кислота,   аммиак,   некоторые   аминокислоты,   жирные кислоты, холестерин, в следовых количествах белки, стероидные гормоны и др. Из минеральных компонентов в состав пота входят ионы натрия, кальция, магния, меди, марганца, железа, а также хлоридные и иодидные анионы.  Неприятный   запах   пота   связан   с   бактериальным   расщеплением   его составляющих   или   с   окислением   их   кислородом   воздуха.   Дезодоранты (косметические   средства   от   пота)   бывают   двух   типов.   Одни   тормозят разложение выводимых с потом продуктов метаболизма путем инактивации микроорганизмов или предотвращением окисления продуктов потовыделения. Действие   второй   группы   дезодорантов   основано   на   частичном подавлении   процессов   потовыделения.   Такие   средства   называют антиперспиранами.   Этими   свойствами   обладают   соли   алюминия,   цинка, циркония, свинца, хрома, железа, висмута, а также формальдегид, таннины, этиловый спирт. На практике из солей в качестве антиперспиранов чаще всего используют соединения алюминия. Перечисленные вещества взаимодействуют с компонентами пота, образуя нерастворимые соединения, которые закрывают каналы потовых желез и тем самым уменьшают потовыделение. В оба типа дезодорантов вводят отдушки. Чем же создается давление в аэрозольных баллонах? Это не праздный вопрос, так как с ним, можно сказать, связана судьба человечества. Рабочее давление в баллонах создается либо парами сжиженного газа, либо за счет сжатого газа, например N2, СО2  или N2О. До сих пор баллоны со сжатыми газами применялись редко, поскольку их рабочее давление падает по мере расходования   содержимого   баллона,   то   есть   по   мере   увеличения   объема парового пространства. Давление над сжиженным газом постоянно, так как оно поддерживается испарением жидкости и заполнением увеличивающегося пространства.   В   качестве   веществ,   создающих   давление   в   аэрозольных баллонах, оказались удобными фторхлоруглероды. Так, при 21 °С давление паров   над   жидким   CF2Cl2  составляет   5   атм.   Эти   вещества,   кроме   того, обладают важным свойством – малой химической активностью по отношению ко   многим   веществам.   Легкокипящие   и   химически   инертные   вещества, используемые для создания повышенного давления в аэрозольных баллонах, называют пропеллентами. Таким образом, в аэрозольных баллонах в жидком веществе (основе), ради которого и создается устройство, содержится жидкий пропеллент.  Довольно часто растворы аэрозольного баллона (одеколоны, кремы для бритья   и   др.)   содержат   воду.   Пропелленты   со   временем   частично гидролизуются (взаимодействуют с водой), и поэтому нежелательны. В таких случаях   в   качестве   пропеллента   используют   CF2Cl–CF2C1   (1,2­ дихлортетрафторэтан).   В   настоящее   время   принято   международное соглашение по сокращению производства аэрозольных баллонов, содержащих в качестве пропеллентов фторхлоруглероды, поскольку установлено, что они плохо влияют на озоновый слой Земли. В   атмосфере   на   определенной   высоте   от   Земли   имеется   слой   с повышенной   концентрацией   озона.   Он   образуется   в   результате фотодиссоциации молекулярного кислорода. Наибольшая концентрация озона наблюдается   на   высоте   около   50 км.   Этот   слой   атмосферы   и   называют «озоновым   щитом»   планеты.   Он   играет   чрезвычайно   важную   роль   в сохранении   жизни   на   Земле.   Оказалось,   что   молекулы   озона,   как   никакие другие находящиеся в атмосфере молекулы, способны поглощать фотоны с длиной волны от 200 до 310 нм, то есть ультрафиолетовое излучение Солнца. Известно, что растения и животные гибнут при интенсивном облучении этим светом. Таким образом, можно сказать, что от сохранности озонового слоя зависит судьба нашей планеты. Концентрация озона в атмосфере зависит от содержания оксидов азота и фторхлорметанов.   Оксиды   азота   постоянно   присутствуют   в   низких концентрациях   в   результате   фотохимического   взаимодействия   азота   и кислорода.  Оксид   азота  (II)   разрушает   озон,  а   оксид   азота  (IV)   связывает атомарный и молекулярный кислород. Образующая молекула озона содержит избыточную энергию, то есть она возбуждена. Если не отвести от молекулы озона эту избыточную энергию, то она   долго   не   просуществует,   а   распадется   на   исходные   атомарный   и молекулярный кислород. Чтобы молекула озона стала стабильной, она должна отдать избыток энергии какой­то другой молекуле, например молекуле азота:   Жизнь  на  Земле  возникла   и развилась   при  определенном  равновесном составе   атмосферы.   Однако   интенсивное   развитие   сверхзвуковой   авиации начинает   оказывать   влияние   на   создавшееся   в   атмосфере   равновесие. Поскольку   сверхзвуковые   самолеты   предназначены   для   полетов   в стратосфере,   верхний   предел   которой   приближен   к   озоновому   слою,   то появляется   опасность   влияния   сверхзвуковой   техники   на   этот   слой.   При сгорании топлива в двигателях самолетов в довольно больших количествах образуются оксиды азота. Другим источником опасности для озонового слоя являются фторхлорметаны (главным образом CF2Cl2 и CFCl3). Эти вещества, как уже было сказано, широко используют в баллонах в аэрозольной упаковке, а также в качестве хладоагентов в промышленных и бытовых холодильниках. Фторхлорметаны – чрезвычайно инертные химические вещества. В атмосфере они разрушаются лишь в верхних слоях под действием ультрафиолетового излучения   в   диапазоне   длин   волн   190–225   нм.   Одним   из   продуктов разложения фторхлорметанов является атомарный хлор, который способен катализировать разрушение озона. Научная   общественность   высказывает   озабоченность   разрушением озонового слоя Земли и требует сокращения использования фторхлорметанов в качестве распылителей аэрозолей. Необходимо отметить еще раз, что ожоги солнечным светом вызываются ультрафиолетовыми   лучами   в   области   длин   волн   280–315   нм   (эритемная область). Ультрафиолетовые лучи с длинами волн 315–400 нм способствуют образованию на коже человека пигмента меланина, который служит защитой от   эритемы   (солнечного   ожога).   В   последнее   время   налажен   выпуск фотозащитных   кремов,   которые   поглощают   или   отражают   солнечные   лучи эритемной области, но пропускают лучи, стимулирующие появление на коже загара.   В   качестве   примеров   фотозащитных   соединений   можно   указать   на этиловый эфир циннамилиденуксусной кислоты (I) и 2­фенилбензоксазол (II). Косметические средства Слово kosmetike в переводе с греческого означает «искусство украшать». Считается,   что   среди   наиболее   прибыльных   отраслей   промышленности   на одном из первых мест стоит косметическая. Наблюдения показывают: если нужно, женщины могут отказать себе во многом, только не в том, что сделает их хотя бы чуточку красивее. Искусство   косметики   берет   начало   в   далеком   прошлом.   Так,   при раскопках   найдены   египетские   мумии,   ногти   которых   раскрашены.   В усыпальницах   египетских   пирамид   обнаружены   натуральные   краски   и косметические   инструменты,   различные   плитки   для   приготовления   смеси красок и  румян, сосуды  для  хранения  мазей  и  масел. Найден  письменный документ – папирус Эберса, в котором изложены косметические правила и рецепты. Его написание относят к пятому тысячелетию до новой эры. Письменные источники далекого прошлого и наблюдения современных путешественников   свидетельствуют   о   том,   что   на   ранней   стадии   развития человечества   к   раскрашиванию   тела   красками   были   неравнодушны   и мужчины.   Как   атавизм   этого   можно   рассматривать   склонность   некоторых мужчин   к   накожной   татуировке.   По   мере   развития   культуры   мужчины постепенно теряют этот интерес. Стремление женщин к подкрашиванию кожи (особенно лица) наоборот усиливается.  Древние рукописи свидетельствуют, что уже тысячи лет назад женщины Востока подкрашивали веки в голубой цвет тончайшей пыльцой из толченой бирюзы. С   незапамятных   времен   для   подкрашивания   бровей   использовался мягкий природный минерал – сурьмяный блеск Sb2S3. В русском языке было выражение   «сурьмить   брови».   Сурьмяный   блеск   поставлялся   в   различные страны арабами, которые называли его «стиби». От этого названия и пошло латинское «стибиум», означавшее в древности не химический элемент, а его сульфид. Природный  сурьмяный блеск имеет цвет от серого  до черного с синей или радужной побежалостью. Достоверно известно, что в России косметические краски применялись в конце XVI в. и особенно широко в XVII в. Историк П. М. Лукьянов в одной из своих книг цитирует саксонского путешественника Олеария, который посетил Россию   в   первой   половине   XVII   в.   и   позднее   описал   свои   впечатления: «Женщины   в   России   среднего   роста,   вообще   стройны,   нежны   лицом   и сложением, но в городах все румянятся, и так грубо и заметно, что глядя на них подумаешь, будто кто вымазал их рукою полною муки и потом кисточкой намазывал   им   на   щеки   красной   краской.   Брови   и   ресницы   они   также подкрашивали черной, а иногда и коричневой краской». Впечатления того же времени   другого   путешественника   по   России,   голландца   Стрюйса,   на   этот счет записаны следующими словами: «Хотя женщины обыкновенно белы, и кожа на лице их очень гладкая, все­таки они почти все румянятся, или вернее натираются аляповато белилами и приглашают для этого белильшиц, а затем уже румянятся». Румянами в то время красили не только щеки, но и губы. Естественно,   что   в   далеком   прошлом   в   качестве  косметических препаратов   использовались   лишь   природные   минеральные   и   органические вещества.   С   развитием   химии   для   этой   цели   все   чаще   стали   применять синтетические   продукты.   Так,   например,   в   качестве   пигмента   для  губных помад  применяют   малиново­красный   бис­диметилглиоксимат   никеля. Органический  реагент диметилглиоксим  химики­аналитики  используют  для качественного обнаружения и количественного определения ионов никеля (II), а реакция образования этого соединения носит имя нашего соотечественника Л. А. Чугаева. Промышленность выпускает перламутровые губные помады и кремы,   а   также  шампуни  с   перламутровыми   блестками.   Перламутровый эффект   в   этих   косметических   средствах   создается   солями   висмута,   и   в частности BiOCl, или титанированной слюдой – перламутровым порошком, содержащим   около   40   %   ТiO2.   В   косметике   эти   белила   используют   для приготовления  белого   грима.   Для   создания   специальных   косметических средств (гримов) применяют оксид цинка ZnO, получаемый прокаливанием основного карбоната (ZnOH)2CO3. В медицине его используют в присыпках (в качестве   вяжущего,   подсушивающего,   дезинфицирующего   средства)   и   для изготовления мазей. Косметические декоративные пудры – многокомпонентные смеси. В них входят: тальк, каолин, ZnO, TiO2, MgCO3, крахмал, цинковые и магниевые соли стеариновой кислоты, а также органические и неорганические пигменты, в частности Fе2О3. Тальк придает пудре сыпучесть и скользящий эффект. Его недостатком   является   способность   впитываться   в   кожу   и   придавать   ей жирный блеск. Тем не менее в состав пудр он входит в количестве до 50–80 %.   Каолин   обладает   высокой   укрывистостью   и   способностью   впитывать избыток   жировых   выделений   кожи.   Его   повышенная   гигроскопичность способствует   слеживаемости   и   неравномерному   распределению   пудры   на коже,   поэтому   каолина   вводят   не   более   25   %.   Оксиды   цинка   и   титана обладают   хорошей   укрывистостью.   Кроме   того,   оксид   цинка   обладает антисептическими   свойствами   и   потому   одновременно   выполняет   роль дезинфицирующей добавки. Эти оксиды вводят в пудры в количестве до 15 %. В больших количествах они приводят к сухости кожи. Крахмал придает коже бархатистость,   а   благодаря   стеаратам   цинка   и   магния   пудра   хорошо удерживается на коже и делает ее гладкой. Компактная пудра в отличие от рассыпной содержит связующие добавки: натрийкарбоксиметилцеллюлозу,   воска, многоатомные спирты и их эфиры, минеральные и растительные масла. Они позволяют получать в процессе прессования брикеты определенной формы, которые сохраняют прочность при длительном употреблении.   высшие   жирные   кислоты, В быту в качестве дезинфицирующего и отбеливающего средства широко используют   растворы   (3­,   6­   и   10%­ные)   пероксида   водорода.   Более концентрированный   30%­ный   раствор   пероксида   водорода   называют пергидролем.   Пероксид   водорода   –   неустойчивое   (особенно   на   свету) химическое соединение. Оно разлагается на воду и кислород: В   момент   образования   кислород   находится   в   атомарном   состоянии   и 2Н2О2 = 2Н2О + О2 лишь затем переходит в молекулярный: 2О = О2 Атомарный   кислород   обладает   особенно   сильными   окислительными свойствами.   Благодаря   ему   растворы   пероксида   водорода   разрушают красящие вещества и отбеливают хлопчатобумажные и шерстяные ткани, а также шелк, перья, волосы. Способность пероксида водорода обесцвечивать волосы   основана   на   взаимодействии   атомарного   кислорода   с   красящим веществом волос меланином – смесью сложных органических веществ. При окислении меланин переходит в бесцветное соединение. Следует помнить, что пергидроль вызывает ожоги кожи и слизистых оболочек. В   настоящее   время   для   окраски   волос   имеется   большой   ассортимент различных органических красителей. Иногда   для   этой   же   цели   применяют   соли   серебра,   меди,   никеля, кобальта, железа. В таком случае крашение волос осуществляют при помощи двух   растворов.   Один   из   них   содержит   соли   данных   металлов   –  нитраты, сульфаты или хлориды, а второй – восстановители: пирогаллол, таннин и др. При смешении этих растворов ионы металлов восстанавливаются до атомов, которые и осаждаются на поверхности волос. Наиболее распространенный лак для ногтей представляет собой раствор нитроцеллюлозы   в  органических   растворителях.   Нитроцеллюлозу   получают нитрованием целлюлозы (хлопковой или древесной) смесью азотной и серной кислот.   В   качестве   растворителей   используют   амиловый   эфир   уксусной кислоты, ацетон, различные спирты, этиловый эфир, а также их смеси. В лак добавляют   пластификаторы   –   касторовое   масло   или   другие   экстракты, которые препятствуют обезжириванию  ногтей и предотвращают их ломкость. Следует отметить, что косметика тесно соприкасается с гигиеной, так как  имеется много косметических средств (лосьоны, кремы, шампуни и др.),  которые выполняют и гигиеническую функцию.