Нгуэн-Ким Май Тхи - Комично, как все химично! [Почему не стоит бояться фтора в зубной пасте, тефлона на сковороде, и думать о том, что телефон на зарядке взорвется]

Как и зубы, кожа густо населена разнообразными микроорганизмами. Насколько может быть неприятна мысль, что в каждый момент времени по нам ползают бактерии и всякое такое, настолько наш микробиом, как правило, безобиден и даже полезен. Кожу и ее обитателей можно назвать единой, хорошо сбалансированной экосистемой.

Есть, однако, и нежелательные микроорганизмы, такие как возбудители болезней, с которыми мы вступаем в контакт в первую очередь через руки. И пусть наша кожа их через себя не пропустит, но когда мы, например, трем глаза или дотрагиваемся до еды, возбудители все же проникают в организм. Поэтому важно мыть руки с мылом, и вот мы подходим, возможно, к самой важной химии ванной комнаты – ПАВам.

Выше я уже упоминала, что они содержатся в зубной пасте, но классический ПАВ – это разные виды мыла: для рук или шампунь. Мытье просто водой, без мылящих субстанций, было бы далеко не столь действенным, потому что наша кожа довольно гидрофобна, что дословно можно перевести как «не любит воду». Клеточные мембраны кожных клеток, как и пространства между ними, строятся из гидрофобных молекул. Гидрофобные вещества не смешиваются с водой и не растворяются в ней. Маслаи жирытоже гидрофобны. Поэтому вместо «гидрофобные» можно сказать и липофильные, то есть «любящие жиры». Делая заправку для салата из уксуса и масла, вы видите, что вода и масло не смешиваются; образуется граница. Молекулы воды и масла не желают иметь ничего общего, взаимно отталкивают друг друга и предпочитают оставаться со своими.

Противоположность гидрофобности называется гидрофильностью, гидрофильный– значит «любящий воду». Скажем, спирт – это гидрофильная жидкость, поэтому хорошо смешивается с водой (и это хорошо, иначе мы не могли бы пить алкогольные напитки). Молекулы этанола и воды хорошо понимают друг друга. Они взаимодействуют, притягивая друг друга. Сахар и пищевая соль тоже гидрофильные вещества, поэтому так хорошо растворяются в воде – не в масле опять-таки.

В принципе, любое вещество можно причислить либо к гидрофилам, либо к гидрофобам, вот только границы между ними расплывчатые. Наша кожа скорее гидрофобна. Так она лучше защищает нас, ну и мы же не хотим, чтобы она растворялась под дождем или душем. Это также означает, что кожа не очень хорошо взаимодействует с водой. Плюс ко всему в порах кожи образуется не только пот, но и сало, то есть жир – гидрофобное вещество. И у бактерий тоже есть «кожа» – клеточная мембрана, она тоже гидрофобна. А поскольку сало и бактерии предпочитают не связываться с водой, их относительно мало заботит, если она будет литься на них сверху. Если кто-нибудь из вас пытался когда-либо удалить жировое пятно с одежды водой, он понял, о чем я говорю.

Мыло, то есть ПАВы, люди открыли для себя тысячи лет назад. Эти магические вещества амфифильны, то есть любят и то и другое; в их молекулах соединены гидрофобные и гидрофильные свойства. Такие молекулы традиционно продолговатой формы и состоят из двух частей: длинного гидрофобного хвоста и гидрофильной головы. По внешнему виду их часто сравнивают с булавкой, где иголка – это гидрофобная часть, а головка – гидрофильная.

Когда ПАВы бросают в воду, с ними происходят удивительные вещи: молекулы сами формируются в геометрические структуры. К этому их приводит гидрофобность хвостов: они знать не желают о воде, потому выстраиваются так, чтобы как можно меньше контактировать с ней. В результате образуются так называемые мицеллы– все гидрофобные хвосты смотрят внутрь, а гидрофильные головки наружу – туда, где вода. Мицеллы могут быть шарообразными, иметь форму палочек или червячков.

Также мицеллы склонны располагаться на границах поверхностей; это свойство называют «быть поверхностно-активным». Если в один стакан налить растительное масло и мыльный раствор, бо́льшая часть ПАВов расположится на границе между водой и маслом, причем таким образом, что гидрофильные головки будут смотреть в воду, а гидрофобные хвосты – в масло. То же самое происходит и на границе «вода – воздух». Воздух хоть и не гидрофобная среда на самом деле, но главное не вода, – думают гидрофобные хвосты и разворачиваются к воздуху, прямо как в детской песенке «Все мои утята» (ну да, «головушки в воду, хвостики кверху»!) [11] Немецкая детская песенка, начинающаяся со слов: «Все мои утята плавают по озеру, Головушки в воду, хвостики кверху». – Прим. пер. .