Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова

Возьмите стакан с водой и капните туда немного подсолнечного масла. Убегая от ненавистной воды, оно соберется на её поверхности единым слоем — ведь оно легче воды. Теперь энергично разболтайте или перемешайте содержимое стакана. Масло разобьется на мельчайшие капельки, которые будут метаться в воде, но довольно быстро поднимутся к поверхности и сольются в один слой — дальше просто некуда бежать.

А теперь добавьте в этот стакан совсем немного мыла и перемешайте. Никакого слоя масла на поверхности не образуется. Дело в том, что на мельчайшие капельки жира набросились тысячи молекул мыла. Их длинные тельца впились в масляные капельки, а водолюбивые головы остались в воде. Поэтому капелька жира, окруженная сплошной шубой из молекул мыла, спокойно болтается в воде и не стремится подняться на поверхность. Такую смесь, когда капельки жира равномерно распределены в воде, учёные называют эмульсией. А вещества, которые удерживают капельки в толще воды, — поверхностно-активными веществами.

То же самое происходит, когда мы моем грязные и жирные руки. Молекулы мыла обволакивают частицы грязи и жира и тем самым растворяют их в воде. А вода уносит грязь в канализацию. Кстати, мыло удаляет не только видимую грязь. В цепкие объятия молекул мыла попадают даже невидимые глазом загрязнения, например бактерии и вирусы. Так что мойте руки с мылом перед едой!

Однако у этого чудесного вещества есть недостатки — оно перестает мылиться в жёсткой воде, о которой я уже немного рассказывала в предыдущей главе. Жёсткая вода содержит соли кальция и магния, они образуют с мылом нерастворимые соединения — вот мыло и перестаёт мылиться. Хотите убедиться? Попросите маму купить в аптеке сухую морскую соль. Растворите её в воде, а потом попробуйте в этой воде намылить руки — ничего не получится. Мыло не даёт пену. Капните туда подсолнечного масла — оно будет как ни в чём не бывало плавать на поверхности и размазываться по стенкам сосуда.

Это создавало большие проблемы для домохозяек. Дело в том, что в разных реках и озерах, в разных подземных источниках и водопроводных кранах на Земле течёт разная вода. Где-то мягкая, в которой мыло хорошо мылится, а где-то жёсткая. В ней ни голову помыть мылом, ни бельё постирать.

И тут на помощь домохозяйкам пришли химики...

Мыльная пена при ближайшем рассмотрении выглядит изысканным архитектурным сооружением

Густая пена в жёсткой воде

Химики придумали новые моющие средства — синтетические. Но прежде надо было понять, как устроена молекула мыла. Первым её строение установил французский учёный Мишель Эжен Шеврёль. Случилось это в начале девятнадцатого века. А вот первые синтетические поверхностно-активные вещества появились меньше ста лет назад. Сегодня эти вещества делают из продуктов переработки нефти. И делают в огромных количествах, потому что в каждом доме нужны стиральные порошки, которые позволят стирать в любой воде. Повторите эксперимент с «морской водой». Только на сей раз бросьте в неё щепотку стирального порошка и взболтайте. Всё правильно — появилась пена. И капля масла исчезла, как положено.

Уж коль мы всерьёз занялись экспериментами, давайте попробуем сделать настоящее мыло. Правда, для этого нам потребуется сода, но не пищевая, которая стоит на кухне, а стиральная, или кальцинированная. Её, если поискать, можно найти в магазинах. И заодно уж попросите папу купить стеариновую свечку (именно стеариновую, а не парафиновую!), она нам тоже пригодится, и пригласите его принять участие в вашем эксперименте, папы это любят.

Итак, в небольшое количество кипящей воды добавляйте, помешивая ложкой, столько соды, сколько вода сможет растворить. Потом слейте горячий раствор в стакан или кружку и добавляйте к нему по каплям растительное масло до тех пор, пока оно не перестанет растворяться. Сделали? Теперь оставьте раствор охлаждаться и возьмите другую кружку. Налейте в неё горячий раствор соды и капайте в этот раствор стеарин с горящей свечки, а папа пусть перемешивает раствор, чтобы капельки растворялись. Потом добавьте щепотку обычной поваренной соли из солонки и оставьте остывать. После охлаждения в первой кружке вы получите жидкое мыло, а во второй — твердое, оно само всплывает наверх. А как убедиться, что это именно мыло, вы уже знаете.

Интересно, а природа умеет делать такие вещества? Да, разумеется. Если бы не они, то мы никогда бы не пили молоко. Ведь молоко — это эмульсия жира в воде. А капельки жира удерживают в объёме жидкости именно природные поверхностно-активные вещества, называемые фосфолипидами. Да что молоко! Эти вещества есть в каждой клетке любого живого организма, в том числе и нашего, — из них построены оболочки клеток.

Фосфолипиды — отличные эмульгаторы. Поэтому, когда готовят майонез, в смесь всегда добавляют куриные желтки: в них особенно много фосфолипидов. Смесь взбивают, фосфолипиды обволакивают капельки жира и превращают смесь в ту самую белую эмульсию, которую мама добавляет в салат оливье.

Было бы несправедливо в рассказе о мыле не вспомнить о мыльных пузырях. Наверное, вы пускали их десятки раз и любовались этими радужными прозрачными шарами. Дело в том, что часть света отражается от верхней поверхности пузыря, а другая часть проходит сквозь его тонкие стенки и отражается от нижней границы мыльного слоя. И в результате такого расхождения потоков света на пузыре появляется радуга. Причём она как будто живая, все время меняется и двигается. Это потому, что и сам пузырь, как живой, его стенки постоянно истончаются, толщина плёнки меняется, вот он и играет всеми цветами радуги.

Чтобы выдуть большой и устойчивый пузырь, нужен правильный раствор. А знаете, какой правильный? Сейчас я вам открою секрет. Правда, это не мой секрет. Рецепт идеального раствора для пузырей придумал английский учёный Чарльз Бейс в начале прошлого века и даже написал целую книгу про мыльные пузыри. Просто представить невозможно, сколько он выдул этих пузырей за свою жизнь.

Итак, раствор должен быть не только мыльным, но и вязким. А вода для раствора должна быть максимально чистой. Но мы-то с вами уже умеем делать чистую воду с помощью холодильника. Правда, для мыльных пузырей сгодится и просто кипяченая вода. В ста граммах (полстакана) тёплой чистой, дождевой или кипяченой, воды растворите два грамма тонко наструганного сухого «Детского» мыла и десять граммов чистого глицерина. Когда раствор остынет, добавляйте в него нашатырный спирт (он, возможно, есть в домашней аптечке), пока раствор не станет прозрачным и не начнёт сильно пахнуть аммиаком.

Ну вот, раствор готов. Теперь можно выдувать пузыри. И лучше всего это делать с помощью стеклянной палочки