洗衣機(jī)里的化學(xué)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

由于有了鐵粉和磁粉為原料制成的特殊洗滌劑,被石油污染了的鳥(niǎo)將會(huì)很快重返天空飛翔。這種方法是由澳大利亞墨爾本大學(xué)的約翰?奧爾貝爾發(fā)明的。這一方法不采用表面活性物質(zhì),因?yàn)樗娜ノ圩饔脤?duì)羽毛不透水的油層會(huì)造成損害。這位科學(xué)家發(fā)現(xiàn),石油對(duì)鐵粉的親和力大于對(duì)羽毛的親和力,當(dāng)鐵粉與石油親和后,加入磁粉微粒就能將鐵──石油的結(jié)合體吸走。這種磁性清洗法比傳統(tǒng)的清洗要快得多,只要小心謹(jǐn)慎地擦上這種粉末,然后沖洗一下即可。

洗衣粉的去污功能來(lái)自一些具有表面活性的化學(xué)物質(zhì)。它們能夠提高水的浸透能力,同時(shí)利用分子間存在電斥力的機(jī)理,清除污垢微粒。由于表面活性分子構(gòu)成的形式,洗衣粉才能發(fā)揮其雙重功能。表面活性分子的一端是親脂疏體,即它一方面吸引污脂分子,同時(shí)又排斥水;而在另一端則只有親水體,也就是能夠吸引水分子。把洗衣粉倒入洗衣機(jī)后,表面活性分子的親脂體部分就極力向任何沒(méi)有充滿水的平面黏附,也就是向正洗滌的物體表面(因體表面或布料表面)黏附。與此同時(shí),親水體部分就排斥油脂物質(zhì)可減弱保持水分子相互結(jié)合的那種分子間的引力(就是水形成水珠的那些吸引力,這些力使水珠就像包在彈性薄膜里),而單個(gè)分子就得以滲透到需要清洗的物體表面和污垢微粒之間。因此可以說(shuō)表面活性物質(zhì)減小了水的表面張力。洗衣機(jī)的機(jī)械功能或手的揉搓可以導(dǎo)致被表面的活性分子包圍的污垢微粒脫落,而污垢微粒是隨著親脂部分黏附在表面活性分子上的。這引起仍然懸浮在物體上面的污垢微粒能夠在沖涮階段被清除掉。

去污物質(zhì)還可依據(jù)分子間的靜電排斥機(jī)理細(xì)分。污垢是帶有電荷的,正因如此,表面活性物質(zhì)是根據(jù)電荷的不同來(lái)分類(lèi)的,即陰離子的表面活性物質(zhì)和陽(yáng)離子的表面活性物質(zhì)。陰離子的表面活性物質(zhì)有負(fù)電荷,對(duì)清除固體污垢微粒有效(塵埃、油垢等)。比如肥皂就是一種典型的負(fù)電荷的表面活性物質(zhì),它能同造成硬性水質(zhì)的離子(鎂子和鈣離子)結(jié)合,形成不溶解的污垢泡沫層。陽(yáng)離子的表面活性物質(zhì)有正電荷,可用作消毒殺菌劑。事實(shí)上,細(xì)菌是帶有負(fù)電荷的微生物,也就是說(shuō)在它們的表面有過(guò)剩的電子。還存在有“非離子”的表面活性物質(zhì),即沒(méi)有電荷的表面活性物質(zhì):在水質(zhì)特硬時(shí)效力不很大,一般來(lái)講,泡沫較少,為此它們用于清洗不需要多沖涮的物品。

大部分表面活性物質(zhì)都是可被生物降解的,這就意味著污水中的細(xì)菌能夠“撕碎”洗衣粉的分子,直至將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì),如二氧化碳、水和礦物質(zhì)。為了改善表面活性物的去污效能獲得更多的泡沫,在洗衣粉中加進(jìn)NaPO3(偏磷化鈉)便能瓦解污垢,并從中吸收金屬離子(如鈉),然后同金屬離子從而形成可溶于水的物質(zhì)。另外,它們將帶正電荷的鈣離子鎂離子結(jié)合在一起形成復(fù)合分子,從而避免沉淀成石灰質(zhì)水垢,這種特硬水質(zhì)的典型水垢既能損傷布料,又能損壞洗衣機(jī)!

現(xiàn)在洗衣粉所含的磷酸鹽不能超過(guò)2%,因?yàn)樗鼈儗?duì)海藻和水生植物有施肥的作用。如果它們過(guò)于茂盛,就會(huì)使水中氧氣減少,從而損害水中的生態(tài)平衡。在洗衣粉中還添加了一些能使衣物更富光澤的物質(zhì)。這是利用了磷光現(xiàn)象:它們的分子吸收太陽(yáng)光中看不見(jiàn)的紫外線并將其轉(zhuǎn)換為藍(lán)色光。這樣“處理過(guò)”的光就能使白色的床單或襯衣呈現(xiàn)一種近似天藍(lán)色的光彩。在經(jīng)過(guò)深入實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行心理分析基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的這種顏色,是引導(dǎo)消費(fèi)者具有清潔與衛(wèi)生感覺(jué)的最好色彩。

潔凈分子:

上圖是洗衣粉洗滌機(jī)理的圖解。一個(gè)完整的洗滌周期可分為5個(gè)階段:

然后向布料表面留存薄薄的一層分子,以避免污垢再次沉積。

4-5、表面活性分子同時(shí)發(fā)起攻擊將油垢微粒團(tuán)團(tuán)包圍,使其懸浮在水中。

手洗還是機(jī)洗,這里有個(gè)泡沫問(wèn)題:

由于洗衣粉的作用,油垢和污垢從被洗物中清除后懸浮在洗衣盆或洗衣機(jī)的水中,最后停留在泡沫中。泡沫是由無(wú)數(shù)的所泡聚在一起組成的,只有用極薄的液體層才能將它們分開(kāi)。為了使這個(gè)薄層保持彈性,不立即收縮。從而導(dǎo)致泡沫的消失,就需要添加一種能減小液體層表面張力的物質(zhì)。這就是為什么“純凈”物質(zhì)和酒精或水不能形成一種穩(wěn)定泡沫的原因,即使猛烈晃動(dòng)它們難以形成泡沫。酒精和水的分子傾向于相互靠近而不是加大距離和誘捕空氣。產(chǎn)生泡沫多或少的這種特性是適于手洗還是機(jī)洗的洗衣粉的基本區(qū)別之一。事實(shí)上在前一種情況下,洗滌所需的機(jī)械作用全靠手臂的力量,需要有一種多泡沫的洗衣粉,以使洗滌工作不過(guò)于沉重。相反,在使用洗衣機(jī)的情況下,由于洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)筒可以不停地運(yùn)轉(zhuǎn),甚至可延續(xù)若干小時(shí),這就不需要使用多泡沫的洗衣粉,而且如果使用多泡沫的洗衣粉,由于泡沫過(guò)多就有可能從容器中溢出來(lái),這就有損傷機(jī)器裝置的危險(xiǎn)。


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