第四章-化学与日用品

化学与社会ChemistryandSociety张德主讲青海师范大学第四章化学与日用品樟脑球不翼而飞#杀菌大将和抗潮将军牙膏里的化学#肥皂里的化学#讨厌的水垢#浅谈化妆品笔墨与化学纸与化学颜料与化学#漫话火柴#漫话火药、爆竹、礼花#珠宝与手表关于眼镜的学问铁制品怎么生锈了#§4-1樟脑球不翼而飞#毛料服装的主要成分：羊毛，含有较高的蛋白质和油脂。毛纺织品保管不善，易被虫蛀。利用樟脑或萘，在室温下可缓慢升华，挥发出气体状态的樟脑、萘分子可防虫蛀。天然樟脑：樟木锯碎水蒸气蒸馏樟油提纯樟脑纯净的樟脑：白色或无色的棱形晶体，很香。（产地：台湾、江西、湖南、浙江等。重要的化工原料，在医药、塑料、香料等工业上用处广泛。）合成樟脑：用松节油作原料，经多步化学反应制成。性质和气味与天然樟脑相似。萘：从煤焦油里提炼出来，具有近似樟脑的气味。俗称“卫生球”。但萘往往提炼不纯，会在衣服上留下黄斑，且萘有毒。§4-2杀菌大将和抗潮将军高锰酸钾：(KMnO4)一种紫黑色结晶光泽的固体。易溶于水，溶液呈鲜艳的紫红色，能使细菌微生物组织因氧化而破坏，因而具有杀菌消毒作用。0.1%高锰酸钾溶液用途：洗涤伤口，消毒碗筷、茶杯等餐具、茶具和水果。注意：溶液要现用现配，溶液变为棕黄色时就完全失效了。干燥剂——生石灰、硅胶、泡沫铁粉等。生石灰：易与水化合，生成氢氧化钙。便宜易得。硅胶：无色，能吸收周围的湿气。常掺进少量二氧化钴。蓝色CoCl2吸水CoCl2•6H2O淡红色烘干泡沫铁粉：新型食品干燥剂，铁粉包裹在多孔泡沫塑料袋里。铁粉水分氧气铁锈,变色硅胶mSiO2•nH2O§4-3牙膏里的化学#牙膏是混合物，主要成分有：磨擦剂（碳酸钙、磷酸氢钙）、保湿剂（木糖醇、聚乙二醇）、表面活性剂（十二醇硫酸钠等）、增稠剂（羧甲基纤维素、鹿角果胶）、甜味剂（甘油、环己胺磺酸钠）、防腐剂（山梨酸钾、苯甲酸钠）、活性添加剂（叶绿色、氟化物），以及色素香精的混合而成。一、防止龋齿：一氟磷化物：氟化钠、氟化胺等，还有含氟胶。龋齿的产生：牙釉质或牙釉质下面的牙本质里的去矿化作用引起的。去矿化作用就是有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质—羟（基）磷灰石【Ca(PO4)6(OH)2】溶解。可在牙膏中添加氟化物防止龋齿。（1）其中的氟离子可抑制口腔细菌产酸；（2）氟离子与羟磷灰石【Ca(PO4)6(OH)2+2F-→Ca(PO4)6F2+2OH-】反应生成氟磷灰石后者不仅比前者更能够抵抗酸的侵蚀，且结构还更坚固。二、预防齿质过敏：牙齿过敏的产生：暴露的牙质表面受到热、渗透、碰击或吸入的空气的刺激引起的酸痛。食物和口腔细菌的酸可以使牙本质的微孔或小管在牙骨质表面开口，因此底下的牙髓神经很易受到刺激而引起酸痛。钾盐和锶盐的作用：锶盐会封闭开口的孔道从而阻止酸痛；硝酸钾等药剂可以变更牙髓神经的受刺激来减弱神经活性。因此，牙膏里既含硝酸钾又含一种能够很好地附在牙表面的含氟共聚物。就能起到预防牙质过敏的作用。但此方法需要在2-4星期后才会有显著效果。三、消除牙垢牙垢：又叫牙石，主要成分是二水合磷酸钙。Ca3(PO4)2·2H2O除去方法：机械刮除。抑制：临床研究表明，用一种碱金属磷酸酶抑制剂—乙烯甲醚和马来酸的共聚物，和焦磷酸盐、氟化物结合，可有效抑制磷酸盐的生成，预防牙垢。使用3个月后能减少30%-50%的牙垢。另外，在牙膏里添加锌盐，可以置换磷酸钙里的钙从而抑制牙垢晶体的生长。四、杀菌剂好的杀菌剂的特点：不但要防止菌斑的生成，而且应当具有活性，能够存留在口腔里和牙齿上，味道纯正，低毒并且不扰乱口腔的正常微生物的生态环境。已有的（呋喃西林）抗菌素、防腐剂和抗炎药等，效果不好，且有明显的副作用。一种特殊聚合物能在12小时内渐渐释放出一种活性非离子型化合物，已进入市场（草珊瑚、白药牙膏）。五、改善外观牙齿的斑渍有两种类型：外表型和内质型。前者由食物引起，后者则由四环素之类的药物造成的。常用药物：过氧化氢。但它能破坏牙齿的结构，使之过敏。光谱牙膏：含有表面活性剂，以利过氧化氢穿透牙体，溶解内质型斑渍；含有磨蚀剂，以机械方式清除牙齿表面的斑渍；含焦磷酸盐之类的螯合物，以防止过氧化氢分解，从而有持续的清除作用。§4-4肥皂里的化学#肥皂的历史：草木灰水、皂荚水、茶籽饼水天然动植物油脂来制取肥皂以石油产品为原料，制取合成洗涤剂肥皂的制取：(C17H35COO)3C3H5+3NaOH==3C17H35COONa+C3H5(OH)3三硬脂酸甘油酯氢氧化钠钠肥皂甘油在以上互溶混合物中加入食盐后，比重较轻的在盐溶液中，溶解度较小的肥皂就浮出水面。副产物甘油有良好的助溶性、润滑性和很强的吸湿作用。C17H35COONa+H2OC17H35COOH+NaOH亲油基亲水基肥皂的去污：肥皂的亲油基插入织物上的油污中，在机械的搓揉下，被肥皂的另一端亲水基拉入水中，变成漂浮于水面的物质；脂肪酸还能降低水的表面张力，产生大量泡沫，吸附憎水的油污，将油污从织物上带出而溶于水中。缺点（1）遇到硬水失去效果——加抗硬水剂，三聚磷酸钠等（2）消耗大量的动植物油脂（牛羊猪油、椰子油、橄榄油等）—采用人工合成的工业产品合成洗涤剂：C12H25-C6H4-SO3Na十二烷基苯磺酸钠亲油基亲水基辅料：三聚磷酸钠，降低表面活性剂用量、增加去污力；硅酸钠，碱性缓冲剂，保持一定的碱度，并降低洗衣液对金属的腐蚀作用；过氧酸盐，热水或沸水中分解放出新生态氧原子，具有漂白、消毒作用；羧甲基纤维素，抗再沉淀剂。荧光增白剂、酶制剂等提高洗涤质量。洗洁精：通常是由烷基苯磺酸钠及聚氧乙烯十二烷基硫酸酯钠配成，无毒。加酶洗衣粉：加入的酶在具有生物活性，能消化蛋白质。对汗渍、血渍、奶渍等非常有效。§4-5讨厌的水垢水垢的主要成分：Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2分解变成的CaCO3、MgCO3难溶盐。弊端：不容易传热，浪费燃料，存在爆炸的隐患。硬水中含盐量通常以硬度来表示。硬度单位常用“度”表示，1度相当于每升水中含10mg的CaO，生活饮用水的总硬度要求小于25度。也就是每升水中CaO的总含量超过250mg的水称为硬水。长期饮用这类水，易患各类结石症。除去方法家庭生活小窍门（1）水壶烧到刚刚要干，立即浸到凉水里，一热一冷，水垢就会碎裂而脱落。（2）倒些食醋，温热一下或用稀盐酸溶解。工业方法：①石灰-苏打法。先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出：Ca(HCO3)2＋Ca(OH)2＝2CaCO3↓＋2H2OMg(HCO3)2＋2Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2OCaSO4＋Na2CO3＝CaCO3↓＋Na2SO4②磷酸盐软水法。对于锅炉用水，可以加入亚磷酸钠（NaPO3)作为软水剂，它与钙、镁离子形成络合物，在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出，从而不会形成水垢。此法不适合于饮用水的软化。③离子交换法。§4-6浅谈化妆品化妆品的分类：膏霜类雪花膏冷霜奶液洗发护发类洗发类：洗发液、洗发膏护发类：发蜡、发乳美发类：染发液、烫发液香水类香水、古龙水花露水化妆水美容修饰类香粉胭脂口红眉笔指甲油定义：任何一种涂抹或喷洒于人体，其目的是为了清洁、美化、增加吸引力或改变外观的东西。1、化妆品的主要原料（1）油脂类硬脂酸是制造雪花膏的主要原材料，由动植物的油脂水解得到。如：牛油里含有丰富的三硬脂酸甘油酯，将其水解可得硬脂酸，产物经化学处理可把甘油和硬脂酸分开。单甘酯是由甘油和熔融的硬脂酸加热再酯化而成，是制造雪花膏的主要原料。由它制造的雪花膏，膏体细腻均匀。CH2-OCOC17H35CH-OCOC17H35CH2-OCOC17H35+3H2OCH2OHCHOHCH2OH+3C17H35COOH蓖麻油主要用于制造唇膏和美容润肤用品，羊毛脂及其衍生物如羊毛醇、羊毛酸等都是性能优异的化妆品原料，对皮肤有柔软、润滑，防止脱脂、保湿等功效。（2）高级醇类甘油，学名丙三醇，有良好的助溶性、润滑性和极强的吸湿性，因此在化妆品制造中被广泛采用作为原料。十六醇，又称鲸蜡醇或棕榈醇，是制造各种膏霜类化妆品的原料，用作软化剂和乳剂调节剂，具有稳定化妆品乳胶体的作用。十八醇，又称硬脂醇，是膏霜类化妆品的原料，同样起乳化作用和稳定乳胶体作用。（3）烃类化合物白油是一种粘稠状透明液体，是从石油润滑油馏分中经过脱蜡、磺化、中和以及活性处理而得；凡士林也是长链烃类化合物，是制作发蜡、发乳、冷霜润肤油、防裂护肤霜等化妆品的重要原料；石蜡也是石油产品之一，用于制造发蜡、冷霜等；蜂蜡是蜜蜂腹部的蜡腺分泌出来的产物，是制造发蜡、香脂、护肤化妆品、美容化妆品的原料。2、乳化剂阴离子乳化剂如N，N-油酰基甲基牛磺酸钠是化妆品中常用的乳化剂，也是洗发香波及泡沫溶液的主要原料。它在酸性、碱性、硬水、金属盐、氧化剂等溶液中均较稳定，并具有优良的去污渗透、乳化和扩散能力，泡沫丰富而稳定，对皮肤和毛发洗后有温和、滑爽、滋润、光泽等感觉。阳离子乳化剂如十六烷基三甲基溴化铵，对一切矿物油、动植物油、及化学合成油脂有很好的乳化作用，并具有杀菌和抗静电作用。两性乳化剂以甜菜碱型化合物为代表，水溶液透明度高、泡沫多、去污力好，对皮肤和毛发的刺激性较小，也是洗发香波的原料。3、化妆品的辅助成分：（1）抗氧剂：是能够阻止或延缓氧化的物质。两个作用：一是阻止易酸败的物质吸收氧，二是自身被氧化而防止油脂被氧化。常用抗氧剂为：叔丁基羟基苯甲醚、二叔丁基对甲酚、没食子酸丙酯、维生素E等。（2）保湿剂：又称滋润剂，能保持皮肤滋润，防止表皮角质层水分的流失。还能保持化妆品本身的水分，并能抑菌和保香作用。有甘油、丙二醇、山梨糖醇、1，3-丁二醇等。（3）防腐剂：防止微生物和霉菌的繁殖。有对羟基苯甲酸、邻苯二酚、苯甲酸钠、安息香酸及其盐类等。（4）收敛剂：又称抑汗剂，是能使皮肤毛孔收敛，暂时性抑止或减少汗液和皮脂分泌的物质。铝盐和锌盐是常用于化妆品的收敛剂。（5）紫外线吸收剂：能吸收会引起皮肤发炎的紫外线光，并将其转变成热能的物质。波长为280nm~320nm(U.V.B)的中波紫外线会引起急性皮炎和灼烧；波长为320nm~400nm(U.V.A)的长波紫外线会氧化表皮中的还原黑色素而直接晒黑皮肤。常用的紫外线吸收剂有：对氨基苯甲酸乙酯、水杨酸苯酯、4-甲氧基肉桂酸-2-乙氧基乙酯、苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮等。有时也采用一些能使紫外线散射，起到遮蔽作用的无机覆盖剂，如氧化锌、氧化钛、滑石粉、高岭土等。4、药用和保健成分疗效化妆品：对人体的作用比较缓和，用于防治疾病而介于药品和化妆品之间的产品，如药用化妆水、防晒膏、腋臭防止剂、生发水等。其中加入的药剂有：（1）天然药物存在于自然界可供药用的物质的总称。一般含有蛋白质、氨基酸、有机酸、糖类、酚类、生物碱、维生素及微量元素等。既有医疗作用又有营养价值，有的还兼具抗氧剂、防腐剂、色素和香精的作用。常用的天然药物有：人参、田七、当归、黄芪、芦根、何首乌、桔梗等。（2）激素：人和动物的内分泌腺器官直接分泌到血液中去的对身体有特殊效应的物质。有些激素经皮肤吸收后能产生一定效用，常用于治疗粉刺、皮炎、湿疹、脱毛症等。化妆品中常用的激素有：肾上腺皮质激素、卵胞激素等。（3）维生素：是生物生长和代谢所必需的微量有机物。为了达到防止皮肤粗糙、消除头屑、防止粉刺、养发和生发的目的，维生素作为化妆品的一种特殊添加剂的用量越来越大。常用的有：维生素A、E、C、B2、B6和泛酸等。（4）氨基酸:在化妆品中加入氨基酸，主要是为了是老化或硬化的表面恢复水合性。常用的有亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸等。（5）抗组胺剂:是用于皮肤和粘膜的变态反应性疾病的药物。在化妆品中加入抗组胺剂主要是为了防治皮肤出现斑疹等过敏症。常用的抗组胺剂有：二苯胺、甘氨精酸、1-羟乙基-4，5-联二苯咪唑等。（6）其他辅料（1）芦荟芦荟的叶汁浓缩干燥所成的制品内含有芦荟苷，水解后产生芦荟泻素。它含有甘露糖、蛋白质水解酶、有生物活性的激素、维生素以及元素磷、铁、镁和磷