Химические средства гигиены и косметики

O₃* + N₂ → O₃ + N₂*

Концентрация  озона в атмосфере зависит  от двух причин. 1. Для диссоциации  молекул O₂ на атомы нужно интенсивное коротковолновое солнечное излучение, которое поглощается по мере приближения к Земле. Следовательно, диссоциация O₂ на атомы преимущественно протекает в верхних слоях. 2. Для стабилизации образующихся молекул озона необходимо столкновение с другими частицами, т.е. разрежение воздуха не должно быть слишком большим, а следовательно, высота должна быть также не очень большая. В результате этих двух факторов, действующих в противоположных направлениях, озон накапливается в определенных слоях атмосферы. Опыт показывает, что наибольшая его концентрация 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, сильно поглощают фотоны с длиной волны от 200 до 310 нм, т.е. ультрафиолетовое излучение Солнца. Известно, что растения и животные гибнут при интенсивном облучении этим светом. Таким образом, можно сказать, что от концентрации озона 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 кислород в соответствии с уравнениями

Formula p.109

Таким образом, оксиды азота играют роль катализаторов в разложении озона.

За 4,6 млрд лет существования нашей планеты установилось равновесие, и 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 подходит 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 озоновому  слою являются фторхлорметаны (главным  образом CF₂Cl₂ и CFCl₃). Эти вещества 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:

CCl_4–xF_x – [hν (свет)] → CCl_3–xF_x + Cl

Скорость  разрушения фторхлорметанов максимальна  на высоте около 30 км, т.е. в слое, примыкающем к озоновому. Атомарный хлор так же, как и оксиды азота, способен катализировать разложение озона в соответствии с уравнениями

Formula p.110

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 эритермы (от ожога). В некоторых странах 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 2-фенилбен-зоксазол (II):

Formula p.110

 
Косметические средства

В мире считается, что среди наиболее прибыльных отраслей промышленности на одном из первых мест стоит косметическая. Наблюдения показывают, что если нужно, то женщины могут отказать себе во многом, только не в том, что сделает их хотя бы чуточку красивее.

Искусство косметики уходит в далекое прошлое. 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 к раскрашиванию тела красками были неравнодушны и мужчины. Как атавизм этого можно рассматривать склонность некоторых мужчин к накожной татуировке. По мере развития культуры мужчины теряют этот интерес. Стремление женщин к подкрашиванию кожи (особенно лица) наоборот усиливается. Судя по всему, для женщин нет простой связи между культурой и количеством используемой косметики. Связь скорее можно уловить между количеством косметики и прирожденным вкусом.

Древние рукописи свидетельствуют, что уже  тысячи лет назад женщины Востока  подкрашивали веки в голубой цвет тончайшей пыльцой из толченой бирюзы. Бирюза – это природный минерал, имеющий состав СuАl₆(PO₄)₄(OH)₈·4H₂О.

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 Sb₂S₃. 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 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, все-таки они почти все румянятся или вернее натираются аляповато белилами и приглашают для этого белильшиц». 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 малиново-красный бис-ди-метилглиоксимат никеля. Органический реагент ди-метилглиоксим химики-аналитики 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 блесками. Перламутровый  эффект в косметических средствах  создается солями висмутила BiOCl и  ВiO(NO₃) или титанированной слюдой – перламутровым порошком, содержащим около 40% TiO₂. Давно известны жемчужные или испанские белила. Их основным компонентом является ВiO(NO₃)₂, образующийся при растворении нитрата висмута Вi(NO₃)₃ в воде. 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 Fe₂O₃. Тальк придает пудре сыпучесть и скользящий эффект. Его недостатком является способность впитываться в кожу и придавать 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 каолин 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 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, высшие жирные кислоты, воски, многоатомные спирты и их эфиры, минеральные и  растительные масла. Они позволяют получать при прессовании брикеты определенной формы, которые сохраняют прочность при длительном употреблении.

В быту в качестве дезинфицирующего и отбеливающего  средства широко используют растворы (3, 6, 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:

2H₂O₂ = 2H₂О + O₂

В момент образования кислород находится в атомарном состоянии и лишь затем переходит в молекулярный:

2О = O₂

Атомарный кислород обладает особенно сильным  окислительным свойством. Благодаря  ему растворы пероксида водорода разрушают красящие вещества и отбеливают ткани из хлопчатобумажных и шерстяных тканей, шелк, перья, волосы. Способность пероксида водорода обесцвечивать волосы используют в косметике. Она 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  же для этой 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, цитраты, 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 раствор нитроцеллюлозы в органических растворителях. Нитроцеллюлозу получают нитрованием целлюлозы  (хлопковой или древесной) смесью азотной и серной кислот. Она является сложным эфиром азотной кислоты и характеризуется общей формулой [C₆H₇O₂(OH)_3–x(ONO₂)_x]_n. 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.