洗衣机里的化学_趣味物理-查字典物理网

由于有了铁粉和磁粉为原料制成的特殊洗涤剂，被石油污染了的鸟将会很快重返天空飞翔。这种方法是由澳大利亚墨尔本大学的约翰·奥尔贝尔发明的。这一方法不采用表面活性物质，因为它的去污作用对羽毛不透水的油层会造成损害。这位科学家发现，石油对铁粉的亲和力大于对羽毛的亲和力，当铁粉与石油亲和后，加入磁粉微粒就能将铁──石油的结合体吸走。这种磁性清洗法比传统的清洗要快得多，只要小心谨慎地擦上这种粉末，然后冲洗一下即可。

洗衣粉的去污功能来自一些具有表面活性的化学物质。它们能够提高水的浸透能力，同时利用分子间存在电斥力的机理，清除污垢微粒。由于表面活性分子构成的形式，洗衣粉才能发挥其双重功能。表面活性分子的一端是亲脂疏体，即它一方面吸引污脂分子，同时又排斥水；而在另一端则只有亲水体，也就是能够吸引水分子。把洗衣粉倒入洗衣机后，表面活性分子的亲脂体部分就极力向任何没有充满水的平面黏附，也就是向正洗涤的物体表面（因体表面或布料表面）黏附。与此同时，亲水体部分就排斥油脂物质可减弱保持水分子相互结合的那种分子间的引力（就是水形成水珠的那些吸引力，这些力使水珠就像包在弹性薄膜里），而单个分子就得以渗透到需要清洗的物体表面和污垢微粒之间。因此可以说表面活性物质减小了水的表面张力。洗衣机的机械功能或手的揉搓可以导致被表面的活性分子包围的污垢微粒脱落，而污垢微粒是随着亲脂部分黏附在表面活性分子上的。这引起仍然悬浮在物体上面的污垢微粒能够在冲涮阶段被清除掉。

去污物质还可依据分子间的静电排斥机理细分。污垢是带有电荷的，正因如此，表面活性物质是根据电荷的不同来分类的，即阴离子的表面活性物质和阳离子的表面活性物质。阴离子的表面活性物质有负电荷，对清除固体污垢微粒有效（尘埃、油垢等）。比如肥皂就是一种典型的负电荷的表面活性物质，它能同造成硬性水质的离子（镁子和钙离子）结合，形成不溶解的污垢泡沫层。阳离子的表面活性物质有正电荷，可用作消毒杀菌剂。事实上，细菌是带有负电荷的微生物，也就是说在它们的表面有过剩的电子。还存在有“非离子”的表面活性物质，即没有电荷的表面活性物质：在水质特硬时效力不很大，一般来讲，泡沫较少，为此它们用于清洗不需要多冲涮的物品。

大部分表面活性物质都是可被生物降解的，这就意味着污水中的细菌能够“撕碎”洗衣粉的分子，直至将其转化为无害物质，如二氧化碳、水和矿物质。为了改善表面活性物的去污效能获得更多的泡沫，在洗衣粉中加进NaPO₃(偏磷化钠)便能瓦解污垢,并从中吸收金属离子(如钠)，然后同金属离子从而形成可溶于水的物质。另外，它们将带正电荷的钙离子镁离子结合在一起形成复合分子，从而避免沉淀成石灰质水垢，这种特硬水质的典型水垢既能损伤布料，又能损坏洗衣机！

现在洗衣粉所含的磷酸盐不能超过2%，因为它们对海藻和水生植物有施肥的作用。如果它们过于茂盛，就会使水中氧气减少，从而损害水中的生态平衡。在洗衣粉中还添加了一些能使衣物更富光泽的物质。这是利用了磷光现象：它们的分子吸收太阳光中看不见的紫外线并将其转换为蓝色光。这样“处理过”的光就能使白色的床单或衬衣呈现一种近似天蓝色的光彩。在经过深入实验和进行心理分析基础上发现的这种颜色，是引导消费者具有清洁与卫生感觉的最好色彩。

洁净分子：

上图是洗衣粉洗涤机理的图解。一个完整的洗涤周期可分为5个阶段：

布料放入洗衣盆的水中，或者入溶有洗衣粉的水中。
表面活性分子攻击存留在布料纤维的油脂污垢。
分子的亲脂体部分吸引污垢，将其与布料分离。

然后向布料表面留存薄薄的一层分子，以避免污垢再次沉积。

4-5、表面活性分子同时发起攻击将油垢微粒团团包围，使其悬浮在水中。

手洗还是机洗，这里有个泡沫问题：

由于洗衣粉的作用，油垢和污垢从被洗物中清除后悬浮在洗衣盆或洗衣机的水中，最后停留在泡沫中。泡沫是由无数的所泡聚在一起组成的，只有用极薄的液体层才能将它们分开。为了使这个薄层保持弹性，不立即收缩。从而导致泡沫的消失，就需要添加一种能减小液体层表面张力的物质。这就是为什么“纯净”物质和酒精或水不能形成一种稳定泡沫的原因，即使猛烈晃动它们难以形成泡沫。酒精和水的分子倾向于相互靠近而不是加大距离和诱捕空气。产生泡沫多或少的这种特性是适于手洗还是机洗的洗衣粉的基本区别之一。事实上在前一种情况下，洗涤所需的机械作用全靠手臂的力量，需要有一种多泡沫的洗衣粉，以使洗涤工作不过于沉重。相反，在使用洗衣机的情况下，由于洗衣机的转筒可以不停地运转，甚至可延续若干小时，这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，由于泡沫过多就有可能从容器中溢出来，这就有损伤机器装置的危险。

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