Итак, теперь, когда мы знаем, что чистящие средства нельзя смешивать, давайте посмотрим, как именно происходит удаление пятен и грязи. А между тем можем подумать, так ли мы хороши в уборке, как нам казалось?
Давайте начнем с кухни, ведь именно с этого места я начинаю каждую субботнюю утреннюю уборку, да и вообще каждую уборку в доме Бибердорфов. Первое, что я делаю, это собираю вчерашнюю посуду и загружаю ее в посудомоечную машину. Пластмассовые принадлежности нужно ставить сверху, поскольку тепло от посудомоечной машины может деформировать контейнер (химия!); кастрюли и сковороды снизу.
Механизм работы посудомоечной машины очень прост. Вода течет в машину, после чего выделяется моющее средство. Крайне важно не путать средство для мытья посуды и посудомоечное средство. Понимаете, эти два казалось бы похожих средства состоят из совершенно разных типов молекул. Средство для мытья посуды состоит из молекул, безопасных для человеческой кожи; в посудомоечных средствах содержатся агрессивные вещества, которые вы, поверьте, ни за что не захотели бы нанести на свои руки.
Молекулы в посудомоечных средствах разъедают остатки пищи на тарелках и столовых приборах. В большинстве посудомоечных средств содержатся метасиликаты, карбонат натрия и гидроксиды металлов; многие из перечисленных веществ могут взаимодействовать с ферментами. Когда мы запускаем посудомоечную машину, эти химические вещества вступают в реакцию с молекулами еды. Например, щелочные соли растворяют жир, а ферменты удаляют с посуды оставшиеся белки. Если ни одна из этих молекул не справится с затвердевшей лазаньей, не беспокойтесь – всю работу выполнят гидроксиды металлов.
Работая в тандеме, эти средства расщепляют кусочки еды на тарелках, которые потом еще сильнее расщепляются в горячем, токсическом вареве. Затем отходы спускаются в слив, после чего посуда станет чистой. Вуаля!
Позвольте рассказать вам очень веселую и увлекательную историю моего знакомства с «химией посудомоечных машин». Я тогда была на втором курсе, и однажды заметила, что из моей машинки с ужасающей скоростью течет пена. Оказалось, что моя соседка по комнате решила использовать средство для мытья посуды вместо посудомоечного. К тому же она добавила по капле средства на поверхность каждой тарелки – так она хотела убедиться, что посуда точно будет чистой.
И я совсем не преувеличиваю, говоря, что потом еще несколько дней из нашей посудомоечной машинки текла пена. В конце концов нам пришлось вызвать мастера по ремонту. Он сделал удивительно хитрый трюк: приехал к нам с большой бутылкой растительного масла, подошел к посудомоечной машине и залил в нее как минимум стакан; затем он попросил нас дважды включить посудомоечную машину, после чего ушел.
Это принесло немедленные результаты.
Поскольку растительное масло вступило в реакцию с ПАВ в средстве для мытья посуды, пена перестала течь. У больших молекул ПАВ есть гидрофильная и гидрофобная части, которые используются для удаления грязи с посуды, когда мы моем ее вручную. Гидрофобная часть вещества захватывает фрагменты пищи, а гидрофильная образовывает связи с водой, цепляясь за нее. Благодаря этому мы с легкостью может удалить кусочки пищи с поверхности тарелок (механизм действия можно сравнить с тем, как ПАВ в шампунях удаляют жир с наших волос).
Когда мастер залил в посудомоечную машину масло, гидрофильная часть ПАВ образовала с водой водородные связи, а гидрофобная часть вступила с маслом в новые дисперсионные взаимодействия. Затем вода вымылась из посудомоечной машины вместе с молекулами масла.
Но почему из посудомоечной машины текла пена? Итак, пена образовывалась в тот момент, когда ПАВ в средстве для мытья посуды образовывало водородные связи с другими молекулами ПАВ (да-да, с молекулами того же самого средства для мытья посуды) или другими молекулами воды. Образованные взаимодействия были настолько сильными, что внутри посудомоечной машины возникли пузырьки воздуха. Просто представьте, как внутри вашей посудомоечной машины образуются миллионы пузырьков… Именно так и появилась эта пена. Но когда в посудомоечную машину добавили масло, активировалась гидрофобная часть, которая разрушила пузырьки.
И именно поэтому средство для мытья посуды так хорошо удаляет жир (масло) с кастрюль и сковородок: гидрофильные и гидрофобные свойства ПАВ позволяют разрушить старые связи, которые кусочки пищи и жира образовали с вашей посудой. Это также объясняет, почему лучше добавлять моющее средство в саму жирную посуду, а не в воду. Жирная поверхность сковороды отталкивает воду в раковине, так что нам нужен «посредник» – ПАВ – который поможет удалить жир со сковороды.
Важно: никогда не используйте средство для мытья посуды на чугунной сковороде, так как дно качественной чугунной сковороды покрыто тонким слоем молекул. Если вы решите использовать средство для мытья посуды, то гидрофобная часть свяжется с молекулами сковороды и оторвет их от дна.
Моя подруга Рэйчел Рэй как-то раз дала мне совет, как можно помыть сковороду, не испортив ее. Сначала вам нужно взять крупнозернистую поваренную соль и втереть ее в сковороду: так кристаллы соли проникнут в самые недоступные места; при этом соль взаимодействует только с молекулами еды, отталкивая их от поверхности сковороды, и не затрагивают тонкий слой молекул на дне. Затем ополосните сковородку горячей водой и налейте на дно немного масла. Рэйчел советует накрыть сковороду бумажным полотенцем, чтобы предотвратить образование ржавчины (но я всегда пропускаю этот шаг: бумажное полотенце использовать необязательно, поскольку масло и так отталкивает любую воду).
И хотя ПАВ средств для мытья посуды отлично справляются с загрязнениями на сковородках, они совершенно бесполезны в борьбе с темными пятнами, образующимися на посуде Tupperware. Для решения этой проблемы я всегда обращаюсь к своему верному другу, гидрокарбонату натрия (NaHCO3), в народе его называют пищевой содой. Не знаю, как у вас, а в моем доме пищевую соду можно найти буквально везде: одна упаковка для пирогов, одна упаковка для экспериментов и еще одна для кошачьего туалета. Эта маленькая молекула может сделать много интересного, а все из-за того, что эта молекула легко разрушается, образуя основание.
Молекулы, образующие основание (к примеру, гидроксид натрия), кажутся нам неприятными, так как реагируют с жирами и маслами на нашей коже. Они буквально становятся склизкими, потому что при соприкосновении сразу же вытягивают масло из ваших пальцев. Ужасно, да? Но если между вашей кожей и основанием будет достаточно контакта, то некоторые из них могут создать мыло буквально из ваших рук.
Основания получили небольшую известность еще в 1999 году в фильме «Бойцовский клуб», когда Тайлер Дерден (Брэд Питт) вылил основание (гидроксид натрия) на руку Эдварда Нортона. Нортон кричал, корчился от боли, так как основание вступило в реакцию с его кожей. По правде говоря, в фильме все немного приукрасили: если на вашу руку попадет гидроксид натрия, то не будете испытывать сильную боль; но все равно вам будет очень неприятно, когда на руке начнет образовываться мыло из ваших жиров и масел. Скорее всего, вы чувствовали это каждый раз, когда перебарщивали с любым чистящим средством, способным образовать основание, например пищевой содой.
Чтобы объяснить это и то, как гидрокарбонат удаляет пятна с посуды Tupperware, давайте разберемся, что из себя представляют основания. Основания – это молекулы, принимающие протон (H+) при реакции с водой. В данном случае «протон» – это просто слово, используемое для описания атома водорода, потерявшего один электрон. Если мы используем гидрокарбонат натрия, то он «примет протон»:
NaHCO3 + H+→ Na++ CO2 + H2O
Чтобы ничего не усложнять, давайте условимся, что гидрокарбонат натрия принял протон от молекул, изменяющих цвет посуды Tupperware. Этот процесс занимает какое-то время, так что я рекомендую замочить посуду в растворе пищевой соды хотя бы на несколько часов. В конце замачивания я добавляю пару капель средства для мытья посуды.
Пищевая сода успешно удаляет темное пятно, забирая несколько протонов молекулы и заставляя ее разрушаться; после средство для мытья посуды смоет остатки молекулы. Некоторые люди также добавляют лед, но так они только уменьшают количество пищевой соды, растворяющейся в воде.
На микроскопическом уровне все основания хотят принимать протоны (Н+). Самым быстрым способом получения протона – взаимодействие с кислотами, у которых этот протон и отбирается. Дело в том, что кислоты – весьма реакционноспособные молекулы, у которых всегда есть один лишний протон. Отличным примером кислоты является уксус, в котором содержится примерно 5 % уксусной кислоты (CH3COOH). Происходящая между пищевой содой и уксусом реакция просто поражает: именно эту реакцию используют для демонстрации извержения вулканов на научных выставках.
Вот как это работает: когда вы смешиваете уксус с пищевой содой, уксусная кислота (CH3COOH) отдает свой протон (Н+) гидрокарбонату натрия (NaHCO3). Пример:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O
Смесь начинает активно пениться. Эти пузырьки и есть углекислый газ, который образуется в ходе реакции нейтрализации.
Но в этот же момент происходит и другая реакция. Когда уксусная кислота (CH3COOH) отдает свой протон, она превращается в ацетат натрия (CH3COONa). В химии такие молекулы называются сопряженными кислотно-основными парами, так как единственное различие их молекулярных формул заключается в одном протоне. Уксусная кислота (уксус) является, как ни странно, кислотой, а ацетат натрия – сопряженным основанием.
К счастью, ацетат натрия совершенно безвреден для нашего организма, поэтому мы можем спокойной использовать сочетание уксуса и пищевой соды.