不管清洁剂的名字叫什么,气味如何,价格是多少,它们的工作原理都是一样的。洗衣粉利用分子间的引力,使脏东西脱离衣服并随水一起被排走。
为了理解清洁剂是怎样工作的,我们必须首先揭开水最奇特的秘密:它不擅长把东西弄湿。
你是否曾经把水倒在蜡纸上,然后发现水变成小水珠滚落下来?相似的事情会发生在很多种面料上,只是没有这么明显。水基本上只是停留在表面,而不是渗透进去。如果你试图去掉污渍,水的这种特性就成了大问题。
水之所以会这样,是因为它的“表面张力”。表面上的水分子对内部的水分子有很强的吸引力,使得水似乎有了一层“皮肤”。表面张力使得水珠呈球形,也使得一些昆虫能在池塘水面上掠过,就像走在有弹力的固体地面上一样。
清洁剂分子看上去像小蝌蚪。“头部”喜爱水,“尾巴”讨厌水。
清洁剂的第一个任务就是减少水的表面张力,这样水就会很容易渗透进衣服里面,而不是变成小水珠滚落。液体或粉末状清洁剂的一个主要化学物质是“表面活化剂”,它能够减弱水分子之间的吸引力。水形成的球体瓦解散开,渗透进脏衣服的面料中。因此,清洁剂实际上把水变成了湿润剂。
清洁剂的成分中,除了表面活化剂外,还有增洁剂(经常是磷酸盐),能够使水软化。此外,还有控制肥皂泡沫的化学物质,漂白剂和光亮剂,还有一种化学物质能够防止脏东西在洗涤过程中重新粘到衣服上。清洁剂里更少不了香水,使衣服散发出那些“春雨”和“海风”的味道。
那么,清洁剂到底是怎样使脏东西脱离衣服的呢?在显微镜下观察裤子,棉质的裤子看上去就像意大利面条工厂发生了大爆炸:纤维纠缠在一起,像是一团一团的意大利扁面条。困在纤维中的是油污颗粒,跟肉团一样大。水自身能够溶解掉盐和糖,这一点你可以通过在热水里搅拌糖和盐来验证。因此我们说水是盐和糖的良好溶剂。
但是,水不是油脂的良好溶剂。还记得那句老话吗?油和水不相容。脂肪分子不能与水分子很好地结合,这就是为什么油和醋制成的沙拉酱被摇晃几秒钟后就会分层。大部分的食物污渍都很油腻,比如汉堡包的油脂、融化了的奶酪,蛋黄酱和巧克力棒,所以仅仅是水还不能够把它们除掉。幸好我们有清洁剂!清洁剂中的表面活化剂,通常是由石油化学产品制成的,它能够溶解脂肪,因为表面活化剂的分子与脂肪或油的分子十分相似。
表面活化剂由长分子构成。这些分子看上去就像小蝌蚪,它有着圆圆的头和窄窄的尾巴。每个分子的头部都被水分子所吸引。(很多表面活化剂的分子头部都带负电极,而水分子的一头带少量正电极。)因此,这些表面活化剂的分子头部是亲水的。
另一方面,表面活化剂的分子尾巴是疏水的。这些尾巴的化学结构与油脂的很像,而油与水是不相容的。
因此,当把脏衣物扔进含有清洁剂的水里时,表面活化剂分子的尾巴会溶解在面料的油污中。这些油污会逐渐变松弛而被分解。实际上,表面活化剂分子包围在油污颗粒周围,使其脱离衣服而进入水中。(洗衣机的震动能够帮助污渍变松散。)亲水的分子头部载着污渍浮出衣服而后进入水中,就像是氦气球一样。洗衣机排水时,就把清洁剂和污渍一块排走了。那剩下的是什么呢?就是干净的衣服了,分子间的引力像吸尘器一样把衣服打扫干净了。
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蛋白质污渍,像血、奶和鸡蛋,普通肥皂是洗不掉它们的。这就是为什么要向清洁剂中加入特殊的酶,因为酶能分解蛋白质分子。