Салон красоты
Цели: познакомить учащихся с составом и свойствами некоторых препаратов гигиенической, лечебной и декоративной косметики; сформировать умения грамотного их использования.
Оборудование: образцы препаратов гигиенической и декоративной косметики – губной помады, туши для ресниц, теней для век, лосьонов, кремов – или пустые упаковки этих препаратов (предпочтительнее образцы, на которых указан состав); плакат с изображением структуры молекулы кератина и типов химических связей в молекуле (см.: Химик изучает рекламу. Химия, 1998, № 26).
Необходимо познакомиться также с большой группой веществ, называемых ферментами, в которую объединяют вещества различного состава. Общее для всех ферментов то, что они являются белками. Ферменты – природные катализаторы биохимических реакций, протекающих в живых организмах, их широко применяют и в стиральных порошках, и в современных очищающих средствах для кожи. Задача ферментов – способствовать химическому разложению веществ, загрязняющих кожу, и прежде всего кератина. Ферменты помогают размягчить кератин, из которого состоят слущивающиеся частички кожи, и таким путем избежать необходимости тереть лицо мочалкой, растягивая при этом кожу. Вещества, способствующие разложению кератина, называются кератолитами. Этими свойствами обладают отруби, соки инжира, сливы, папайи, т. к. они содержат кератолитические ферменты. Известны и кератолиты, не являющиеся ферментами, – салициловая кислота, мочевина.
Задание 1. В старинных рецептах для очистки кожи лица рекомендуют применять отруби, т. к. в них содержатся кератолитические ферменты. Как, по вашему мнению, эффективнее пользоваться этим старинным народным средством: размешать в теплой воде и нанести на лицо или сначала заварить кипятком и только после этого наносить на кожу?
Задание 2. Для ухода за жирной кожей врачи-косметологи рекомендуют различные дезинфицирующие и подсушивающие маски. В одной из книг, посвященных проблемам здоровья, которых сейчас выпускают очень много, приводятся такие рецепты дезинфицирующих масок для жирной кожи:
первый – тальк, глина белая, зубная паста по одной части; разбавьте эту смесь пероксидом водорода и борной кислотой, можно добавить настойку календулы;
второй – зубной порошок и раствор фурацилина по одной части, одеколон – столовая ложка, настойка календулы – чайная ложка.
Сможете ли вы по приведенным рецептам приготовить эти маски?
Задание 3. Вы решили заняться производством губной помады. Основу губных помад составляют природные воски или их синтетические аналоги. Воска относятся к классу липидов и являются сложными эфирами высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов. Имеющееся у вас сырье позволяет изготавливать помаду одного из двух составов. В основе первого – пчелиный воск – природная смесь, основной компонент которой – эфир пальмитиновой кислоты С15Н31СООН и миристинового спирта СН3(СН2)12СН2ОН; в основе второго – синтетические эфиры пальмитиновой кислоты и цетилового С15Н31СН2ОН и стеаринового С17Н35СН2ОН спиртов. Себестоимость производства помады обоих составов примерно одинакова. Какой рецепт вы выберете, если предполагается основной объем продукции реализовать в южных районах?
Повторите по учебнику для 10-го класса физические свойства спиртов, эфиров, а также закономерности изменения физических свойств органических соединений в гомологических рядах.
Задание 4. Известно, что ацетон хорошо растворяет все лаки и эмали и легко удаляет их с ногтей. Но, разбавляя ацетоном засохший лак, мы замечаем, что после этого он ложится на ногти неровно. Попробуйте объяснить, почему так происходит.
Ответ вам подскажет информация о составе лака, которая обязательно находится на флакончиках с импортными лаками.
Задание 5. В состав практически всех современных препаратов декоративной косметики – пудры, помады, туши для ресниц, тональных кремов – входят химические соединения, имеющие формулу:
где R – алкильные радикалы: метил, пропил, бутил, изобутил. Все эти вещества обладают слабыми антисептическими и консервирующими свойствами, на кожу действуют аналогично витаминам. Эту группу веществ называют парабены, добавляя название соответствующего радикала: метилпарабен, бутилпарабен и т. д. Попробуйте объяснить на основании формул этих веществ, почему для них выбрано именно такое название.
Подсказка: соединение 
называется бензойной кислотой.
Задание 6. Выражения «сурьмить брови», «насурьмленные брови» наверняка встречались вам в книгах, описывающих жизнь русского дворянства и аристократии прошлых веков. Как вы думаете, каково происхождение этих выражений?
Задание 7. Лак для ногтей легче всего удалить с помощью ацетона или таких органических растворителей, как толуол, этилацетат, бутилацетат. Однако парфюмерно-косметическая отрасль промышленности выпускает разнообразные жидкости и пасты для снятия лака, содержащие кроме растворителей жиры и воска, и косметологи рекомендуют пользоваться именно этими средствами, а не чистыми растворителями. Как вы можете это объяснить, зная состав и свойства кератина?
Задание 8. Зная свойства кератина, что бы вы предложили включить в состав крема для укрепления ногтей (кроме жиров)?
Подсказка: аналогичные препараты используют в бальзамах-ополаскивателях для волос.
Задание 9. Лосьоны для очистки кожи лица – одни из самых распространенных косметических препаратов. Производители, рекламируя свой товар, уверяют нас, что он содержит уникальные вещества, обладающие особыми очищающими свойствами. В действительности основной компонент любого лосьона – спирт, и приготовить лосьоны можно самим. Состав простого лосьона для жирной кожи (в %): спирт – 20, лимонная кислота – 2, ацетат алюминия – 0,3, несколько капель духов или одеколона. Спирт можно заменить водкой. Рассчитайте, сколько вам потребуется водки и других компонентов для приготовления 0,2 л такого лосьона (плотность раствора примем равной 1).
Задание 10. Для изготовления пудры применяют в различных соотношениях следующие вещества: рисовый крахмал, тальк-силикат магния Mg3Si4O10(OH)2, каолин-силикат алюминия Al2O3•2SiO2•2H2O, оксид цинка, стеарат магния, стеарат алюминия, оксид трехвалентного железа. В невысокой по стоимости пудре обычно много каолина. Объясните с точки зрения химических свойств этого соединения, почему эти пудры очень подвержены действию влаги: быстро слеживаются в коробочках, на кожу ложатся комками.
Ответы и решения
1. Сущность очищающего действия отрубей заключается в ферментативном разрушении кератина, из которого состоят слущивающиеся частицы кожи. Поскольку ферменты действуют при температуре, не превышающей температуру тела теплокровных животных, а при сильном нагревании разрушаются, заваривать отруби кипятком не следует.
2. В первом рецепте не указано, растворами какой концентрации следует разбавлять смесь. Пероксид водорода чаще всего продают в аптеках в виде 3%-го раствора, но в косметологии очень часто применяют и более концентрированные – 5%-е и 10%-е, которые готовят разбавлением пергидроля. Борная кислота – химическое соединение H3BO3, хорошее антисептическое средство, продающееся как в твердом виде, так и в виде спиртовых растворов концентрации 0,5, 1, 2, 3 и 5%, а также в виде 10%-го раствора в глицерине. Можно приготовить и водный раствор борной кислоты. К сожалению, в рецепте не содержится никакой информации о растворителе и концентрации растворов борной кислоты. То же можно сказать и о рекомендации «добавить настойку календулы». В аптеках продают спиртовую настойку календулы, но ведь можно приготовить и водную из сухих или свежих цветков этого растения.
Второй рецепт еще менее точен. Непонятно, о каких частях идет речь, если рекомендуется на 1 часть твердого вещества – зубного порошка – взять 1 часть раствора фурацилина. Скорее всего о весовых частях, но об этом можно только догадываться. И здесь возникает тот же вопрос, что и в первом рецепте: какова концентрация раствора фурацилина? Фурацилин – сильный антибактериальный препарат, в продажу поступает в твердом виде, обычно в таблетках. Плохо растворим в воде и в спирте. Применяют в виде водного раствора 0,02% или спиртового 0,066%. В этом рецепте не указано, какая необходима настойка календулы – водная или спиртовая.
Можно сделать вывод: приведенные рецепты невозможно воспроизвести даже человеку, знакомому с основами химии, т. к. в них очень много неточностей.
3. Очень важное свойство помады – достаточно высокая температура плавления, чтобы помада не размазывалась на губах и не размягчалась при хранении. Это особенно важно в условиях жаркого климата, где помада может оплавляться и терять товарный вид еще при хранении. По этой причине следует предпочитать те компоненты, у которых более высокие температуры плавления. В соответствии с изменением свойств органических соединений одного класса в гомологических рядах у второго состава на основе цетилового и стеаринового спиртов – более высокая температура плавления.
4. Чтобы лак ровно ложился на ногти, он должен обладать оптимальной вязкостью и продолжительностью высыхания. В связи с этим в состав лака входит смесь растворителей, чаще всего этилацетата, бутилацетата, изопропилового спирта. У ацетона низкая температура кипения – 56 °С, поэтому он быстро испаряется, и лак, разбавленный ацетоном, ложится неровно. Если вам жалко выбрасывать пузырек с засохшим лаком, разбавьте его специальной жидкостью для снятия лака с ногтей.
5. Эти вещества – производные пара-аминобензойной кислоты, из двух слогов и образовано название парабен.
6. В те времена для подкрашивания бровей использовали мягкий природный минерал – сурьмяный блеск Sb2S3, который имеет цвет от серого до черного с синей или радужной побежалостью и чем-то напоминает современные тени с перламутровым отливом.
7. Кератин ногтя, как и кератин волос, содержит некоторое количество жиров. Органические растворители полностью удаляют жир с поверхности ногтевой пластины, и она становится ломкой. Это особенно влияет на прочность ногтей при постоянном использовании лака.
8. В состав крема можно включить гидролизаты натуральных белков, например шелка, состоящие из аминокислот и пептидов. Благодаря химической активности кератина, особенно во влажном состоянии и при повышенных температурах, эти вещества могут присоединяться за счет водородных или ионных связей к молекулам кератина ногтевой пластины и укреплять ее верхний слой. Именно так действует крем для ногтей «Линда».
9. Водка содержит 40% спирта, следовательно, ее надо взять в 2,5 раза больше, чем чистого спирта. На 100 г раствора потребуется (в г): водки 20•2,5 = 50, лимонной кислоты – 2, ацетата алюминия – 0,3.
На 200 г раствора потребуется (в г): водки – 100, лимонной кислоты – 4, ацетата алюминия – 0,6. Остальное количество – кипяченая вода.
10. Каолин – природный минерал, достаточно устойчивый к воздействию влаги. Но для изготовления пудры его очень мелко размалывают. В таком состоянии он очень гигроскопичен, что и приводит к слеживаемости пудры и образованию неровного покрытия на коже.