Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул - Кейт Бибердорф

А теперь давайте перейдем к самому интересному: румяна, бронзер и тени для век работают точно так же, как и тональный крем. Они образуют межмолекулярные взаимодействия с праймером (или тональным кремом), фиксируясь на лице. За оттенок наших румян и бронзеров ответственны определенные молекулы, например, кармин используется для красных оттенков, тартразин – для желтых, оксид железа – для коричневых.

Древние египтяне тоже использовали кармин, полученный из раздавленных жуков, чтобы придать губам красивый красный оттенок. К счастью, в наше время в помадах используются красители, а также такие молекулы, как оксид-хлорид висмута (для придания белого вида) и диоксид титана (осветляет красные оттенки до розового).

Многие не осознают, что процесс нанесения помады – это целая наука. Давайте рассмотрим классическую ее форму. Когда вы открываете колпачок, то видите скошенный край помады поверх прочного тюбика с воском. Большинство производителей используют карнаубский воск (или пальмовый воск), чтобы помада могла держать форму; иначе она просто расползалась бы, если бы вы попытались ею накраситься.

Кроме того, чтобы пигмент перешел с помады на губы, нужен вазелин (или оливковое масло). Это одна из причин, почему обычно помады такие мягкие. Подобная текстура получается из силиконового масла, которое используется для передачи и фиксации пигмента на губах. Таким образом мы можем получить стойкую помаду, которую можно носить целый день.

Интересный факт: тушь, по сути, является разновидностью помады, но только для ресниц. Как и губная помада, она была создана египтянами, и содержит в себе оксид титана для придания цвета (для не слишком интенсивных оттенков) и карнаубский воск для укрепления ресниц. Чтобы тушь получилась водостойкой, в нее добавляют большую неполярную молекулу – додекан, которая отталкивает полярные молекулы воды. Если вы пользуетесь обычной тушью, то вода будет растворять ее и оставлять разводы.

Главная разница между тушью для ресниц и помадой заключается в том, что в состав туши может входить нейлон или вискоза. Нейлон – это большой полимер, использующийся в туши с удлиняющим эффектом. Существует два типа полимеров: синтетические и природные. Природные полимеры – это те, которые можно обнаружить в природе, например хлопок (они даже присутствуют в нашей ДНК). Синтетические полимеры, например нейлон, вискоза или полиэстер, синтезируются в лаборатории.

Синтетические молекулы (иногда их называют пластмассами) состоят из цепочки маленьких повторяющихся рисунков; просто представьте себе цепочку из скрепок. Каждая скрепка является уникальной и обособленной, однако все они соединены друг с другом кончиками. Молекулы удерживаются вместе благодаря ковалентным связями как внутри каждой молекулы, так и между повторяющими участками молекул.

Цепочки из молекул образуют большие (и тонкие) волокна, которые укладываются друг на друга. В месте наложения молекулы они образуют между собой дисперсионные силы, и когда цепочки накладываются друг на друга слишком часто, создается набор полимеров. Если правильные молекулы собираются в правильном порядке, как, например, в нейлоне, то полученный полимер будет прочным и эластичным. Но если на ваших колготках (между прочим, сделанных из нейлона) когда-нибудь появлялась дырка, то вы знаете, что полимеры могут быть очень слабыми. Прочность волокна зависит от связей между молекулами и межмолекулярных взаимодействий, поддерживающих эти связи.

Полиамид – это полимер, используемый для синтезирования нейлона, он состоит из повторяющихся молекул, связанных друг с другом интересным способом. Этот способ называется амидным соединением. Подобные соединения очень специфичны: они возникают в том случае, если атом углерода на одной стороне молекулы А образует ковалентную связь с атомом азота на противоположной стороне молекулы В. Дело в том, что молекулы А и В являются одинаковыми, поэтому такое соединение повторяется еще несколько раз; создается ряд молекул, соединенных сверхсильными ковалентными углеродно-азотными связями.

Полиамиды под другим названием

Вы когда-нибудь слышали об американском химике Сетфани Кволек? Она проработала более сорока лет химиком-органиком в DuPont и умерла в 2014 году. Еще в 1964 году она занялась поиском новой молекулы, которой можно было бы заменить сталь в гоночных шинах, и случайно получила странный раствор.

Кволек настолько заинтересовалась наполовину жидким, наполовину твердым веществом, что попросила коллегу продавить вещество через фильеру – это часть оборудования, с помощью которого раствор можно превратить в волокно (если эксперимент пройдет успешно, то получится игольчатое волокно, напоминающее стекловату). К счастью, эксперимент Кволек прошел успешно. Она была так довольна полученным результатом, что решила проверит полученную молекулу на прочность – и обнаружила, что полученная молекула прочнее стали в пять раз!

Проведя еще несколько экспериментов, Кволек и ее коллеги узнали, что после нагревания прочность вещества повышается. Для людей, которые никогда не работали в лаборатории, этот результат был подобен ситуации, когда Супермен входит в огонь, а затем каким-то непонятным образом превращается в Халка. Тепло от огня, как по волшебству, заставляло молекулы перестраиваться, благодаря чему у вещества появлялась суперсила.

Так Кволек обнаружила кевлар. Мы используем этот материал во многих вещах: от пуленепробиваемых жилетов и оптико-волоконных кабелей до скафандров, в которых астронавты будут ходить на Марсе. Эта гигантская молекула называется полипарафенилен-терефталамид и представляет собой синтетическое волокно.

Кевлар – один из самых прочных материалов, известных на сегодняшний день. Его атомы располагаются вплотную и прочно связаны друг с другом; благодаря этому ничто – даже пуля – не может разорвать связи между ними. Во время стрельбы в ночном клубе Орландо одного полицейского спас шлем из кевлара, защитивший того от пули. А во время стрельбы в Паркленде группа старшеклассников спряталась за листом из кевлара, который они обнаружили в кабинете по военно-патриотической подготовке.

Это волокно спасает жизни. А все из-за (чрезвычайно сильного) притяжения между молекулами.

Эластичные волокна полимера были изобретены в 1930-х годах, и ученые сразу поняли, что их можно использовать при создании одежды (но не средств для макияжа). Например, в 1939 году были выпущены первые нейлоновые чулки – и знаете, это был огромный шаг вперед, если сравнивать их с чулками из хлопка или шерсти. Женщины по несколько часов стояли в длинных очередях, чтобы купить одну пару чулок – прямо точь-вточь как сейчас, когда люди выстраиваются в очереди на Черную пятницу.

Как и с другими тканями, нейлон вытягивается в длинные тонкие волокна, которые затем переплетаются между собой. Эти волока принимают замысловатую форму, образуя нейлоновую ткань. И хоть такая ткань очень эластичная, она дышит не так хорошо, как ткань из полиэстера, которую мы уже обсуждали в прошлой главе. Все из-за того,