Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - [85]
И здесь в дело вступают мыло и моюще-стиральные средства. Хотя мыло – тоже моющее средство, под двумя этими терминами обычно понимаются разные вещи. Мыло в своей основе – соединение соды и поташа, а моюще-стиральные вещества, как правило, являются смесью многих синтетических составляющих, получаемых в основном из нефти. Мыло лучше всего действует в мягкой воде, но его трудно использовать в жесткой воде, где оно может даже нанести вред вещам. У синтетических стиральных средств такого недостатка нет, но есть свои отрицательные стороны: они, например, могут создавать вредную пену в реках и снижать содержание кислорода в воде, нанося ущерб водным организмам. Дальше я буду называть и мыло, и стиральные вещества моющими средствами.
Как после стирки вещи становятся чистыми
Стирка – командная работа: моющие средства взаимодействуют с водой, ведь по отдельности они не смогли бы отстирать ваши носки с рисунком. Когда вы загружаете стиральную машину, вода разносит стиральный порошок или жидкость на вашу одежду. Первым делом любое моющее средство уменьшает поверхностное натяжение воды, давая ей возможность проникнуть во все волокна вещей. Кроме того, вода равномерно растворяет моющее средство, покрывая им как можно большую площадь изделий. Молекулы воды прилипают к частицам грязи и сами, а моющее средство значительно облегчает этот процесс. Его молекулы тоже окружают частички грязи и прилипают к ним. В этом им помогает вращение барабана стиральной машины, в результате которого частицы грязи разбиваются на еще более мелкие крупинки (после этого их легче окружить молекулами моющего средства). Цель основного стирального цикла машины в том, чтобы обеспечить доступ моющего вещества к как можно большему количеству частиц грязи.
При полоскании в барабан машины устремляется много воды. Теперь ее молекулы прилипают к молекулам моющего вещества, окружившим частичку грязи, «оттягивают» их с волокон ткани и обеспечивают их выведение из барабана вместе с вытекающей водой. Стирка на молекулярном уровне происходит именно на этом этапе: микрочастицы грязи со всех сторон окружаются молекулами моющего вещества, которые стараются «вытянуть» их из волокон. Однако эти микрочастицы могут находиться глубоко в структуре волокон, поэтому нужны несколько циклов полоскания, чтобы убрать из машины и моющее вещество, и прилипшую к нему грязь.
Описанный выше способ «влажной» чистки (или стирки) вещей эффективен, но у него есть два недостатка. Стирка подходит не для любых изделий, потому что она приводит к сильному разбуханию волокон. Для стиральной машины не проблема чисто выстирать пару ваших носков или рубашек из смеси полиэстера и хлопка. Но если речь идет об объемном шерстяном свитере, особенно ручной вязки, и тем более бесценном гобелене, висящем у вас на стене, возникнут большие трудности. Даже если при стирке проявить максимальную осторожность, некоторые вещи не вернутся в первоначальный вид: многие волокна не восстановят своей исходной формы. Поэтому более уязвимые вещи требуют деликатной сухой чистки, при которой используются специальные промышленные растворители, наносящие меньший ущерб одежде (здесь используются жидкости, но это, как правило, не вода). Кроме того, обычная стирка с водой обычно оставляет вас один на один с горой влажной одежды, которую нужно еще высушить.
Обычно мы стираем и чистим одежду с помощью химии: мыло и моющие средства окружают микрочастицы грязи, а вода их смывает. Однако для очистки микроволокон моющие средства не нужны. Чистка таких вещей производится по другим законам: законам физики.
Обычная техника стирки по сути – как можно более эффективное распространение моющего средства и его смыв. Как следует из названия, микроволокна – мельчайшие волокна, в 15–20 раз меньше обычных. Хорошая современная микроволокнистая ткань состоит из волокон в 100 раз тоньше человеческого волоса (всего одна миллионная часть метра).
Как происходит очистка при помощи микроволоконной ткани? Микроволокна «приклеиваются» к микрочастицам грязи примерно так же, как гекконы к потолку, используя многочисленные волоски на своих лапах. Когда множество микроволокон захватывают частицу грязи, они на атомарном уровне создают электростатические силы, достаточные для того, чтобы убрать микрочастицу грязи с очищаемой поверхности. Здесь не нужны моющие вещества или много воды: микроволокна притягивают грязь, как миллиарды маленьких магнитов. Более того, если вы используете моющее вещество, то лишите эти волокна возможности самоочищаться. К сожалению, грязь на микроволоконных «чистильщиках» собирается быстро. Поэтому их нужно регулярно кипятить и промывать проточной водой.
