* * *
Прополоскав рот, я становлюсь под душ. Подумалось, как невыносимо воняли бы люди, если бы не мылись так часто. Выражение «воняет, как от зверя» было бы здесь, вероятно, даже лишним. Впрочем, если бы не вонь, значение мытья тела несколько преувеличено, по крайней мере с той частотой, которая принята в современном обществе. Вы будете удивлены, но душ может даже навредить. Почему? Тут нужно лучше познакомиться как с нашей кожей, так и с гелем для душа.
Как и зубы, кожа густо населена разнообразными микроорганизмами. Насколько может быть неприятна мысль, что в каждый момент времени по нам ползают бактерии и всякое такое, настолько наш микробиом, как правило, безобиден и даже полезен. Кожу и ее обитателей можно назвать единой, хорошо сбалансированной экосистемой.
Есть, однако, и нежелательные микроорганизмы, такие как возбудители болезней, с которыми мы вступаем в контакт в первую очередь через руки. И пусть наша кожа их через себя не пропустит, но когда мы, например, трем глаза или дотрагиваемся до еды, возбудители все же проникают в организм. Поэтому важно мыть руки с мылом, и вот мы подходим, возможно, к самой важной химии ванной комнаты – ПАВам.
Выше я уже упоминала, что они содержатся в зубной пасте, но классический ПАВ – это разные виды мыла: для рук или шампунь. Мытье просто водой, без мылящих субстанций, было бы далеко не столь действенным, потому что наша кожа довольно гидрофобна, что дословно можно перевести как «не любит воду». Клеточные мембраны кожных клеток, как и пространства между ними, строятся из гидрофобных молекул. Гидрофобные вещества не смешиваются с водой и не растворяются в ней. Масла и жиры тоже гидрофобны. Поэтому вместо «гидрофобные» можно сказать и липофильные, то есть «любящие жиры». Делая заправку для салата из уксуса и масла, вы видите, что вода и масло не смешиваются; образуется граница. Молекулы воды и масла не желают иметь ничего общего, взаимно отталкивают друг друга и предпочитают оставаться со своими.
Противоположность гидрофобности называется гидрофильностью, гидрофильный – значит «любящий воду». Скажем, спирт – это гидрофильная жидкость, поэтому хорошо смешивается с водой (и это хорошо, иначе мы не могли бы пить алкогольные напитки). Молекулы этанола и воды хорошо понимают друг друга. Они взаимодействуют, притягивая друг друга. Сахар и пищевая соль тоже гидрофильные вещества, поэтому так хорошо растворяются в воде – не в масле опять-таки.
В принципе, любое вещество можно причислить либо к гидрофилам, либо к гидрофобам, вот только границы между ними расплывчатые. Наша кожа скорее гидрофобна. Так она лучше защищает нас, ну и мы же не хотим, чтобы она растворялась под дождем или душем. Это также означает, что кожа не очень хорошо взаимодействует с водой. Плюс ко всему в порах кожи образуется не только пот, но и сало, то есть жир – гидрофобное вещество. И у бактерий тоже есть «кожа» – клеточная мембрана, она тоже гидрофобна. А поскольку сало и бактерии предпочитают не связываться с водой, их относительно мало заботит, если она будет литься на них сверху. Если кто-нибудь из вас пытался когда-либо удалить жировое пятно с одежды водой, он понял, о чем я говорю.
Мыло, то есть ПАВы, люди открыли для себя тысячи лет назад. Эти магические вещества амфифильны, то есть любят и то и другое; в их молекулах соединены гидрофобные и гидрофильные свойства. Такие молекулы традиционно продолговатой формы и состоят из двух частей: длинного гидрофобного хвоста и гидрофильной головы. По внешнему виду их часто сравнивают с булавкой, где иголка – это гидрофобная часть, а головка – гидрофильная.
Когда ПАВы бросают в воду, с ними происходят удивительные вещи: молекулы сами формируются в геометрические структуры. К этому их приводит гидрофобность хвостов: они знать не желают о воде, потому выстраиваются так, чтобы как можно меньше контактировать с ней. В результате образуются так называемые мицеллы – все гидрофобные хвосты смотрят внутрь, а гидрофильные головки наружу – туда, где вода. Мицеллы могут быть шарообразными, иметь форму палочек или червячков.
Также мицеллы склонны располагаться на границах поверхностей; это свойство называют «быть поверхностно-активным». Если в один стакан налить растительное масло и мыльный раствор, бо́льшая часть ПАВов расположится на границе между водой и маслом, причем таким образом, что гидрофильные головки будут смотреть в воду, а гидрофобные хвосты – в масло. То же самое происходит и на границе «вода – воздух». Воздух хоть и не гидрофобная среда на самом деле, но главное не вода, – думают гидрофобные хвосты и разворачиваются к воздуху, прямо как в детской песенке «Все мои утята» (ну да, «головушки в воду, хвостики кверху»!)
[11].
Вот вам объяснение пенных ванн и мыльных пузырей. Мыльный пузырь, хоть и очень хрупкий, на самом деле на удивление стабильный, если подумать о том, что это полый шар из воды, и если учитывать, какое натяжение он испытывает. Поначалу это может показаться странным. Как жидкость может натягиваться? А так же, как пластмассовая линейка, когда вы ее сгибаете, так и вода под напряжением, когда, например, из нее пытаются выдуть пузырь. Мы говорим о так называемом поверхностном натяжении воды, с которым познакомимся ближе в главе 10.
А пока представим себе, что на поверхности воды действуют силы, делающие ее чуть ли не твердой. Но теперь ее поверхность занимают ПАВы, делая подвижнее и эластичнее, если хотите. Из твердой пластмассовой линейки получается более мягкая, ее легче согнуть, не опасаясь сломать. Таким образом, ПАВы уменьшают поверхностное натяжение воды. Из-за этого вода деформируется в мыльные пузыри или в совсем мелкие, сильно изогнутые пузырьки, без которых пенные ванны были бы немыслимы.
Поскольку ПАВы амфифильны, то есть любят и то и другое, они выступают превосходным посредником между гидрофильными (вода) и гидрофобными веществами, такими как сало, грязь или бактерии. Когда мы моемся мыльным раствором, находящиеся в коже гидрофобные вещества могут включаться внутрь мицелл, а затем смываться водой. По тому же принципу действуют средства для стирки, бытовые моющие средства и зубные пасты. Вот так заурядно просто и при этом гениально.
