Від хімчистки цілком природно буде перейти до прання, що ми і зробимо.
Прання - фізико-хімічний процес, його головні діючі особи - поверхнево-активні речовини. Молекули таких речовин складаються з двох частин - гідрофільної, тобто що має спорідненість до води, і гідрофобної, яка з водою не взаємодіє, зате охоче вступає в контакт з забруднюючими речовинами, наприклад, з важко вимитими жирами і маслами. Ці групи - гідрофільні та гідрофобні - знаходяться на різних кінцях довгої молекули. Такі молекули прикріплюються своїми гідрофобними кінцями до жирної поверхні, а гідрофільні стирчать назовні, немов голки у їжака:
Вода ці «голки» добре змочує, вона оточує такого «їжака», відриває його від поверхні і забирає геть. Приблизно так діє і мило і пральний порошок. А щоб якнайшвидше видалити бруд з тканини або з наших рук, ми їх трьом губкою, щіткою, один про одного...
Коль скоро мило - найстаріше поверхнево-активна речовина, з нього і почнемо.
Розчиніть у невеликій кількості води трохи мила, додайте в пробірку розчин фенолфталеїну. Забарвлення стане малиново-червоної. Отже, середовище лужне. І справді, звичайне мило - натрієва сіль жирних кислот - олеїнової, стеаринової, наприклад, C17H35COONa (а рідке мило - калієва сіль тих же кислот). При розчиненні у воді такі солі гідролізуються, розпадаються на кислоту і луг. Але жирні кислоти слабкі, а лугу в даному випадку сильні, тому розчин має лужну реакцію.
Раніше думали, ніби мило добре стирає і миє тому, що воно утворює луг. Виявилося, що справа зовсім не в цьому. Навпаки, луг (наприклад, пральна сода) миє тому, що вона з'єднується з жирами і утворює у розчині поверхнево-активні речовини, подібні милу.
Між іншим, мило не так вже складно отримати самим. Є кілька способів. Ось один з них. Приготуйте гарячий концентрований розчин пральної соди, налийте його в пробірку і поступово, по краплях, додайте рослинне масло, поки воно не перестане розчинятися. Замість масла можна узяти бджолиний віск. В одержаний розчин насипте щіпку повареної солі. Так само чинять і на миловарних заводах - цей процес називають высаливанием. Після додавання солі тверде мило спливає на поверхню і його легко відокремити від розчину.
Зараз мило для прання застосовують все рідше, а пральні порошки все частіше. До складу цих порошків входять поверхнево-активні речовини, одержані синтетично. Тому їх і називають синтетичними миючими засобами.
Поставимо такий досвід. Розріжте клапоть брудної тканини на три частини і опустіть кожен шматочок у склянки. У перший склянку налийте просто підігріту воду, у другій - мильний розчин, а в третій - розчин будь-якого прального порошку, який знайдеться вдома. Злегка потріть клаптики, обполосніть їх у чистій воді, висушіть і уважно роздивіться. Той шматочок тканини, який побував у воді, став набагато чистіше. Клаптик з мильного розчину помітно посвітлішав. Але самим чистим виявиться той шматочок тканини, який ви витягли зі склянки з розчином прального порошку. Значить, синтетичні миючі засоби діють більш енергійно, ніж звичайне мило.
У багатьох пральних порошків є ще одна цінна властивість: вони миють у будь воді - в м'якій, жорсткою, навіть у морській. А мило?
Візьміть звичайну воду і розчиніть в ній якусь сіль кальцію або магнію. Можна купити в аптеці гірку сіль, можна взяти суху морську сіль (вона теж продається в аптеках) або розчин хлориду кальцію. Таким чином ви зробите воду жорсткою, адже жорстка вода тим і відрізняється від м'якої, що містить багато солей кальцію і магнію - так званих солей жорсткості.
Знову візьміть шматочок брудного тканини і спробуйте випрати його милом в такій жорсткій воді. Нічого у вас не вийде - навіть піни не утворюється. Солі жорсткості вступають з милом реакцію, утворюються кальцієві і магнієві мила, а вони нерозчинні у воді. І наше мило втрачає всі свої корисні властивості.
Але якщо в жорсткій воді розчинити пральний порошок, наприклад, «Лотос», він буде відпирати бруд майже так само, як колись - жорстка вода йому не шкодить. Поверхнево-активні речовини, що входять до складу порошку, не взаємодіють з солями жорсткості, а значить, не втрачають своїх властивостей.
Розчини пральних порошків, як і розчини господарського мила, можуть бути лужними; у цьому разі у них рекомендують прати бавовна і льон, але ніяк не шерсть і не шовк. Однак є і нейтральні засоби, їх нерідко випускають у вигляді порошків, а у вигляді рідин; вони-то і хороші для вовни, шовку і синтетичних тканин. Якщо виникнуть сумніви, чи варто прати тим чи іншим порошком вовняний светр, то проведіть пробу з фенолфталеїном. Розчин став червоним - значить, у ньому є вільні луги, а вона вовни протипоказана, тому що може зруйнувати волокна. Але якщо розчин залишився безбарвним або убрався зовсім небагато, сміливо занурюйте в нього і вовняні і шовкові речі.
У минулі часи, коли мило було предметом розкоші, для прання часто використовували інші, більш доступні речовини, які хоча і меншою мірою, але все ж відпирали бруд. Спробуйте і ви, як діють ці речовини. Можете взяти для досвіду порошок гірчиці або відвар квасолі, але ще краще - коріння деяких рослин, наприклад, примули, воронячого ока, цикламена, куколи. У цих коренях містяться сапоніни - речовини, що володіють миючим дією (можливо, в старих книжках ви зустрічали такий вираз - мильний корінь). Всі ці природні речовини перуть, звичайно, гірше мила, але ви без праці переконайтеся, що вони все ж перуть.
Рзговор про миючих засобах закінчимо досвідом, в якому, додаючи поверхнево-активні речовини і змінюючи тим самим поверхневий натяг води, ми змусимо предмет рухатися по воді.
З тонкого мідного дроту зробіть плоску спіраль в кілька витків, злегка змастіть її маслом або вазеліном і дуже обережно опустіть на поверхню води. Поверхневий натяг води не дає спіралі потонути, а вода її не змочує. Тепер піпеткою акуратно капніть в саму середину спіралі одну краплю мильного розчину. Спіраль зараз же почне крутитися. Розтікаючись по поверхні, мильний розчин доходить до кінця спіралі, виходить з неї і розвиває невелику реактивну тягу. Коли спіраль зупиниться, капніть мильний розчин ще раз - обертання відновиться.
Така спіраль може послужити приладом для визначення поверхневої активності різних рідин. Замініть мильний розчин іншою речовиною - спіраль стане рухатися з іншою швидкістю. Якщо капнути розчин кухонної солі, то кругового руху не буде зовсім. А в розчині прального порошку спіраль швидко потоне. Він змиває шар масла, який утримує дріт на воді.
О. Ольгин. "Досліди без вибухів"
М., "Хімія", 1986
