Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул — страница 24 из 47

Представьте, какую боль вы бы испытывали, если бы решили попарить свое лицо при температуре 135°C (275°F). На наших руках есть мозоли, защищающие нас от случайного взаимодействия с высокими температурами; однако кожа головы ничем не защищена. По правде говоря, она очень чувствительная, так что тепло в 135°C (275°F) казалось бы просто невыносимым.

Большинство фенов для сушки и укладки волос могут выдавать воздух с температурой от 40 до 50°C (104–122°F). И это ничто по сравнению с техническим феном, который похож на фен, но выдает струю воздуха с температурой 600°C (1100°F). Вы никогда не захотите использовать технический фен для сушки волос. Еще во времена, когда я училась в аспирантуре, я попала под сильный дождь. Тогда ко мне пришла замечательная идея высушить мокрую одежду техническим феном. Горячий воздух был таким приятным, но ровно до того момента, как я поняла, что он начал прожигать ткань моей рубашки.

Итак, если фены выдают поток воздуха с небольшой температурой, то как именно испаряется вода из наших волос? Чтобы ответить на этот вопрос, мне нужно рассказать вам о том, что же такое температура на самом деле. Когда ученые используют термин «температура», мы указываем среднюю кинетическую энергию системы. В химии кинетическая энергия обозначает движение молекул, и она прямо пропорциональна их скорости (значению того, насколько быстро они двигаются).

Если мы взглянем на какой-нибудь образец воды, то нам будет казаться, что все молекулы движутся с одинаковыми скоростями. Однако они двигаются по-разному. Это происходит из-за ряда факторов; например, молекулы постоянно бьются друг об друга и стенки контейнера. Когда молекулы воды набирают необходимую скорость, они могут стать молекулами газа.

Просто представьте детей в спортзале. Если вы дадите им немного свободного времени, то вскоре они устроят полный хаос: будут беспорядочно бегать по всему помещению, толкая друг друга или отталкиваясь друг от друга. Одна часть детей бегает, а другая просто стоит на месте. Рассматривая эту систему, будет неправильно сказать, что бегают все дети. Вместо этого мы можем рассчитать среднюю скорость детей, которая и будет температурой спортзала.

Но как это относится к нашим фенам? Что же, давайте посмотрим на детей, бегающих по залу. Они двигаются быстрее других детей и, вероятно, хотят выбраться из душного зала, чтобы побегать на свежем воздухе. Когда появится возможность (например, откроются двери спортзала), дети сразу побегут на выход. Бегавшие до этого дети побегут к дверям быстрее всех, и уже за ними потянутся остальные (если начнут двигаться быстрее).

То же самое происходит с молекулами воды на мокрых волосах. Фен придает им немного дополнительной энергии, чтобы они начали вибрировать. Когда молекулы воды накапливают достаточное количество энергии, то открепляются от волоса и уходят в атмосферу. Когда это делают все молекулы, наши волосы становятся сухими.

У вас может возникнуть вопрос: если фен не выдает очень горячий воздух, то зачем перед сушкой мы использует термозащитное средство? Дело в том, что нам не нужно сушить волосы! Волосам требуется защита от горячих инструментов, например, утюжка для выпрямления волос или щипцов для завивки, которые очень сильно нагреваются. Так почему же первое средство, которое мы наносим после душа, это термозащита? Потому что равномерно распределить термозащитное средство намного проще по влажным волосам.

В отличие от фена, инструменты для завивки и выпрямления волос работают на высоких температурах, из-за чего могут сильно повредить ваши волосы. Качественное термозащитное средство позволяет какое-то время воздействовать на волосы высокими температурами, при этом не нанося им никакого вреда. Это можно сравнить с криогенными перчатками, с помощью которых я могу выдержать температуру замерзания жидкого азота – но всего несколько секунд.

При правильном использовании горячий инструмент даст достаточно тепла, чтобы заставить молекулы в кератине двигаться, но недостаточно тепла, чтобы вызвать какие-либо нежелательные химические изменения. Другими словами, воздействие тепла на молекулы в течение короткого времени изменяет взаимодействие между молекулами, а не связи внутри них.

В выпрямленных или накрученных волосах изменились водородные связи (межмолекулярные взаимодействия) между молекулами цистина. Например, изначально атом водорода в цистине А притягивался к атому азота в цистине В, однако теперь он притягивается к атому азота в цистине С. Перегруппировка молекул может показаться чем-то неважным, однако это можно сравнить тем, что вы строите замок, но внезапно решаете заменить все красные детали Lego на синие. Детали имеют одинаковую структуру и прочность, но теперь ваш форт выглядит иначе. Новые связи, образующиеся в наших волосах, позволяют нам завивать прямые волосы или выпрямлять кучерявые. Направление движения инструмента и тепло от него перемещают молекулы в нужное положение.

Для образования новых связей между молекулами необходимо тепло. Однако самое сложное – по крайней мере, для меня – дождаться, когда волосы остынут. Проходит процесс перестройки, в ходе которого новые водородные связи занимают новые места. Если вы будете делать что-то со своими волосами до того, как они полностью остынут, то вы сломаете водородные связи и вернете волосы в прежнее состояние. Но так как эти связи временные, когда вы пойдете в душ, то новые связи разрушатся.

Многие люди предпочитают использовать средства для укладки волос, например лак или мусс. Основное различие между лаком и муссом в том, что лак – это жидкость на основе этанола, а мусс – это пена. В остальном они очень похожи! В составе обоих продуктов есть тонкий полимер, из-за которого пряди волос прилипают друг к другу. Я всегда представляю, что между прядями моих волос образуется микроскопическая паутина. Когда волосы находятся близко друг к другу, они путаются; в конце концов, наша прическа фиксируется на определенный период времени.

На рынке представлены разные лаки для волос, и их эффективность напрямую зависит от размера основного полимера. Логично, что крупные полимеры имеют сильную фиксацию, так как в них содержится большое количество атомов, способных образовать тонкую пленку с соседними атомами. Однако крупные молекулы должны распыляться в крупных каплях. И это плохо по двум причинам: (1) им нужно больше времени для высыхания и (2) волосы становятся жесткими и липкими.

Дешевые продукты хорошо связываются с волосами и обеспечивают сильную фиксацию, однако они могут способствовать накоплению веществ. Полимеры меньшего размера ощущаются более естественно, не вызывают чувства липкости, однако фиксация намного слабее. Именно поэтому в лаках используются небольшие полимеры, обеспечивающие мягкую фиксацию.

В большинстве лаков для волос используется смесь этанола и воды. Вода нужна для поддержания полимера в жидкости. В противном случае нам пришлось бы наносить на волосы плотное резиноподобное вещество (ужасно!). Этанол нужен потому, что он обладает высоким давлением паров, из-за чего скорость испарения лака после его нанесения увеличивается.

По причине того, что вода разрушает образованные водородные связи, ученым пришлось придумать другой способ доставки полимера в наши волосы. Каждое средство для укладки волос имеет уникальное соотношение полимеров, воды и этанола. У меня тонкие волосы, именно поэтому я использую лак для волос мягкой фиксации, завиваю волосы утюжком, а затем применяю лак сильной фиксации.

Приняв душ, высушив феном волосы и уложив их лаком, я приступаю к своей любимой части: макияжу. Я начинаю с того, что никак нельзя пропускать. Хороший праймер как двусторонний скотч: он образует межмолекулярное взаимодействие между вашей кожей и нанесенным макияжем, а также позволяет зафиксировать косметику. После нанесения праймера нужно подождать пару минут, чтобы он впитался в кожу. Таким образом мы не удалим праймер в ходе следующего этапа – нанесения тонального крема.

В зависимости от типа вашей кожи вы можете использовать разные тональные кремы: жидкий крем, крем-пудра, крем с тонирующим эффектом и мусс (и это я перечислила лишь часть из них!). Я нашла тонирующее увлажняющее средство, которое не только увлажняет кожу, но и выравнивает ее тон. Сухая кожа может доставлять дискомфорт; лицо постоянно чешется, а иногда начинает шелушиться. Быть может, вы выиграли генетическую лотерею и ваша кожа может удерживать много воды, однако я не могу жить без увлажняющего крема!

Но что такое увлажняющий крем? Согласно определению, увлажняющим кремом может быть любой продукт, улучшающий внешнее состояние вашей кожи. Главная целью увлажняющего крема – бороться с сухостью кожи или фотостарением (или и с тем и другим одновременно).

Большинство дерматологов сходятся во мнении, что сухая кожа может быть результатом четырех основных проблем. Во-первых, в ее наружном слое, роговом слое эпидермиса, недостаточно воды. Задача рогового слоя – защищать организм от бактериального вторжения; лучше всего эту функцию выполняет увлажненная кожа. Если в клетках кожи содержится достаточно количество воды, то они выглядят «раздутыми» и равномерно отражают солнечный свет; создается эффект идеальной модельной кожи. Но если клетки теряют воду, то они сморщиваются, придавая коже некрасивую, морщинистую текстуру.

Еще одна причина – высокая скорость обновления эпидермиса. Это случается всякий раз, когда клетки заменяют друг друга. Если данный процесс происходит слишком быстро, то в клетках кожи может быть разное содержание воды. Есть также свидетельства того, что сухость кожи связана с нарушением синтеза липидов. Липиды эпидермиса содержат 65 % триглицеридов, диглицеридов и свободных жирных кислот, а также 35 % холестерина (по массе). Любое отклонение от нормы негативно скажется на выработке себума кожи (кожного сала). Странный способ сказать, что малое количество масел приводит к сухости кожи лица.

Последняя причина самая очевидная. Каждый раз, когда вы повреждаете кожу, например царапаете ее, вы разрушаете клетки кожи и нарушаете кожный барьер. Если вы не будете осторожны, то в ранку может попасть инфекция. Во время восстановления клеток кожа, как правило, сухая и раздраженная. Любая из этих проблем может заставить человека воспользоваться увлажняющим кремом.