Schampo, smuts och tvätt

 

Ibland kanske ditt hår känns fett och smutsigt redan dagen efter du tvättade det, trots att du inte varit på något särskilt smutsigt ställe. Det är sällan håret är speciellt smutsigt, men det kan lätt bli fett. För att håret ska kännas rent igen använder du hårschampo. När du köper schampo kan du välja om du vill ha schampo som gör håret glansigt, mjukt, ger volym eller hindrar mjäll. Schampot tvättar alltså inte bara rent, det kan också göra andra saker. Vad innehåller egentligen våra rengöringsprodukter och hur kan de göra så många olika saker samtidigt?

Talg från din hud gör håret fett

Den feta smutsen i håret kommer till allra största del från oss själva. Fettet kallas talg. Det utsöndras från så kallade talgkörtlar i huden. Vårt eget talg fungerar ungefär som en hudkräm. Det kan hålla huden mjuk, smidig och bildar ett vattenavvisande lager. Talgfettet gör alltså nytta, men det kan bli för mycket. Fett hår får vi när talgkörtlarna producerar för mycket talg. När håret är oljigt och fett fastnar även damm och annan smuts. Det är då dags att tvätta håret, men eftersom talg också gör nytta vill vi bara tvätta bort lagom mycket. Hårschampo innehåller så kallade tensider som kan tvätta bort fett.

 

Smutsen på våra kläder kommer både från oss själva och från sådant som vi spiller eller kommer i kontakt med. Den består ofta både av fett och proteiner. Den feta smutsen kommer både från huden och från till exempel fet mat. Proteiner kan komma från svett, blod, mjölk eller gräs. Smutsen på kläder, liksom smutsen på disk, kan även innehålla stärkelse och andra kolhydrater från till exempel ris eller potatis.

Ofta räcker det inte med tensider för att få bort protein och kolhydrater. Många tvättmedel och maskindiskmedel innehåller därför tillsatser som hjälper till att bryta sönder protein och kolhydrater.

Med hjälp av tensider kan vi bli av med den feta smutsen

 

Olja och vatten är inte blandbara med varandra. Eftersom smuts ofta består av fett är det alltså svårt att tvätta bort smuts enbart med vatten. Lägger du en smutsig tallrik i kallt vatten stannar förmodligen fettet kvar som droppar på tallriken. Det är svårt att få tallriken helt ren även om vi gnider med diskborsten. Tillsätter vi en liten droppe diskmedel så går det mycket lättare, och höjer vi dessutom vattnets temperatur är det antagligen inga problem alls.

Tensider är molekyler som består av en fet del och en vattenlöslig del. Den feta delen består av kolvätesvansar. Tensider sätter sig därför i gränsytor mellan till exempel vatten och olja. Då har de sin hydrofoba kolvätesvans i oljan och sin vattenlösliga del i vatten. Tensider kallas därför för ytaktiva ämnen. De sätter sig i gränsytor och sänker ytspänningen. Ytaktiva ämnen trivs också i gränsytan mellan vatten och luft. Då pekar de feta svansarna ut i luften. De tensider som inte sitter i en gränsyta ordnar istället upp sig i andra strukturer för att undvika kontakt mellan de feta svansarna och vatten. Den vanligaste tensidstrukturen kallas micell och kan liknas vid en liten boll där de feta svansarna är riktade in mot mitten och de vattenlösliga delarna täcker ytan. Micellerna är små. De har vanligtvis en diameter på några få nanometer. En nanometer är en miljarddels meter.

 

När vi tvättar håret eller kläderna sätter sig tensider från schampot eller tvättmedlet på den smutsiga ytan. Tensiderna bildar miceller som kan lösa upp den feta smutsen. Micellerna kan sedan sköljas bort och vi blir av med smutsen. På hårstrået eller tyget kan det finnas kvar ett skyddande lager av tensider som gör att smutsen inte sätter sig på ytan igen. Tensiderna är verksamma upp till en viss koncentration, en maxgräns. Om vi tillsätter mer tensider så kommer överskottet att bilda extra miceller som bara flyter runt i vattnet utan att attackera smuts. Med andra ord blir håret, tvätten eller disken inte renare av att vi överdoserar schampo, tvättmedel eller diskmedel.

Hårschampo har flera olika funktioner

Schampo innehåller tensider för att tvätta bort fet smuts. För att undvika att allt fett tas bort från hårbottnen så är schampotensider lite mindre effektiva än de tensider vi använder i tvättmedel och diskmedel. Schampot har även andra funktioner än att tvätta rent. Många schampon har balsameffekt som gör håret mjukt och skyddar skadade hårstrån. Det finns också schampo som utlovar glansigt hår, större volym eller att det tar bort mjäll. Alla dessa funktioner hänger ihop med att vissa komponenter i schampot fäster på hårstråna eller på hårbotten efter det att vi har tvättat bort smutsen. Detta innebär en hel del klurig kemi. Vi vill ju att balsam-molekylerna ska sätta sig på hårstråna och inte hårbotten. Och de ska inte tvättas bort av tensiderna i schampot.

Hårstrånas yta är negativt laddade. Det går att utnyttja för att få en viss molekyl att sätta sig på just denna yta. En vanlig komponent som används i balsam är därför positivt laddade polymerer, så kallade katjoniska polymerer. De katjoniska polymererna är långa molekyler. Längs dessa långa molekylkedjorna sitter ett stort antal positiva laddningar. De positivt laddade balsammolekylerna dras till den negativt laddade hårstråytan och sätter sig där. Varje polymer har alltså många fästpunkter som de kan fästa vid hårstrået med. När polymeren väl har satt sig på ytan så är den ganska svår att få bort - vilket ju var tanken.

I en schampoflaska finns både tensider som ska tvätta håret och katjoniska polymerer som ska ge balsameffekt. Tensiderna har ofta negativ laddning, så kallade anjoniska tensider. För att undvika att de katjoniska polymererna klumpar ihop sig med de anjoniska tensiderna så är de katjoniska polymererna inkapslade i små polymerpartiklar. När vi schamponerar håret så kommer tensiderna först att tvätta bort smuts. När vi sedan sköljer håret sätter vi igång balsameffekten. Vid sköljningen används mycket vatten och schampot späds ut och blir mindre koncentrerat. Partiklarna som kapslar in de katjoniska balsampolymererna löses då upp och balsampolymererna släpps fria och fäster till de negativt laddade hårstråna. På så sätt får vi ett lager av balsam på hårstråna. Det kan göra så att håret får en större volym och blir fluffigare. Polymererna från balsamet kan också täppa till ojämnheter på skadade hårstrån och kan göra att håret ser mer glansigt ut. Balsamschampo är ett exempel på hur det går att designa en smart produkt genom att förstå hur olika molekyler påverkar varandra och hur de beter sig när vi tillsätter vatten och hur de fäster till ytor.

Fett kan omvandlas till tvål

Tvål är en typ av tensid som bildas genom att blanda fetter med en bas. Om vi använder basen natriumhydroxid får vi hårdtvål medan kaliumhydroxid ger flytande tvål. I den basiska lösningen spjälkas stora fettmolekyler till mindre fettsyrasalter. Det är dessa fettsyrasalter som är tvål. Denna process kallas förtvålning. Människan har tillverkat tvål på detta sätt under tusentals år. Det finns fynd som visar att man tillverkade tvål redan för 4000 år sedan. På 1920-talet började vi även använda syntetiska tensider, det vill säga ytaktiva ämnen som tillverkats i laboratorier.

 

Tvål är bra rengöringsmedel. Tyvärr fungerar tvål sämre om vi tvättar i områden med hårt vatten. Vattnets hårdhet beror på hur mycket kalciumjoner och magnesiumjoner som vattnet innehåller. Ju högre koncentration av kalciumjoner och magnesiumjoner i vattnet, desto högre hårdhet. Jonerna reagerar med tvål och bildar olösliga fällningar som känns feta och som är svåra att skölja bort. Sådana olösliga tvålavlagringar kan bildas på insidan av badkaret eller handfatet.

 

För att undvika problem med tvålavlagringar tillsätts så kallade vattenavhärdare till diskmedel och tvättmedel. Vattenavhärdare binder till kalcium- och magnesiumjonerna och gör vattnet mjukare. Genom att ta bort kalcium- och magnesiumjonerna kan vi alltså minska problem med tvålavlagringar. Tidigare användes ofta fosfater som vattenavhärdare. Fosfater binder kalcium- och magnesiumjonerna mycket starkt. De är numera förbjudna i de diskmedel och tvättmedel som vi använder i hemmet eftersom fosfaterna kan ha stor effekt på övergödningen av våra sjöar, vattendrag och kustnära vatten.

De vanligaste ersättarna för fosfater är zeoliter och citrater. Zeoliter har hålrum där kalcium- och magnesiumjonerna binds. Citrater är citronsyrans salter. Citrater binder också hårt till kalcium- och magnesiumjoner.

Maskindiskmedel gör tvål av fett

 

Många maskindiskmedel innehåller salter som ger en starkt basisk lösning när de löses upp i vatten. I den basiska miljön bryts fett från matrester ner och bildar fettsyrasalter. Maskindiskmedlet gör alltså om fett till tvål.  Eftersom tvålen är en tensid löser den i sin tur upp resten av smutsen och disken blir ren. Maskindiskmedlet använder sig alltså av den feta smutsen för att tvätta rent.

Maskindiskmedel får till skillnad från handdiskmedel inte skumma. Hade de skummat hade hela maskinen blivit fylld av skum. För att undvika skum innehåller maskindiskmedel tensider som inte bildar stabilt skum och dessutom tillsätts så kallade skumdämpare. Här gör tvålen från den feta smutsen nytta ännu en gång. Tvål är nämligen en bra skumdämpare.

En nackdel med basiska maskindiskmedel är att de fräter både på hud och på husgeråd. I moderna maskindiskmedel används därför även enzymer för att bryta ned fett och andra stora molekyler.

Enzymer kan hjälpa till att bryta ner stora molekyler

Smutsen på disk och kläder innehåller ofta stora molekyler av protein, stärkelse och fett som är svåra att tvätta bort med bara tensider. Moderna maskindiskmedel och tvättmedel innehåller enzymer som hjälper till att bryta ner de stora molekylerna till mindre molekyler. Enzymer är proteiner som har som funktion att katalysera kemiska reaktioner. Ett visst enzym är oftast specialiserat på en viss nedbrytningsreaktion, och därför behövs det flera olika typer av enzymer i tvättmedlet. De vanligast förekommande enzymerna i tvättmedel och diskmedel är proteaser som bryter ner proteiner, lipaser som bryter ner stora fettmolekyler och amylaser som bryter ner stärkelse. I kroppen finns liknande enzymer som bryter ner maten.

Med enzymer minskas åtgången av vatten och energi

Vanliga tvättmedel innehåller mindre än 1 % enzymer. Det räcker för att vi ska kunna sänka tvätt-temperaturen, minska vattenåtgången och minska mängden tvättmedel. I tvättmaskinen bryter enzymerna sönder stora molekyler, det vill säga proteiner, fett och stärkelse. Sedan tvättas resterna bort med hjälp av tensiderna. Om temperaturen är högre än 60 °C så tappar enzymerna mycket av sin funktion. Med andra ord så blir tvättningen mindre effektiv om vi tvättar vid för hög temperatur. Enzymer finns även i moderna maskindiskmedel och fungerar på samma sätt som i tvättmedlen.

Att tvätta och diska kostar energi och leder till utsläpp. Eftersom detta är något vi gör dagligen så är det viktigt att fundera över hur vi kan göra tvätt och disk mer miljövänligt och mindre energikrävande. Idag görs det mycket forskning för att få fram nya tensider och enzymer som är effektiva vid lägre temperaturer och som är biologiska nedbrytbara. Om vi kan sänka tvättemperaturen, tvättiden och vattenåtgången så kan vi spara både energi och vatten. Mildare tvättmedel och diskmedel gör också att tvätten och disken sliter mindre på våra kläder och kökssaker. Det är också en del av hållbart tänkande.

Det görs även försök för att byta ut ämnen i tvättmedel och diskmedel som skapar problem med till exempel övergödning. Tidigare var det vanligt med fosfater i tvättmedel för att göra hårt vatten mjukt. Numera är fosfater ej tillåtna i dessa produkter i många länder. Det finns några saker som vi kan tänka på för att ge mindre miljöpåverkan. Ett sätt är att inte använda för mycket schampo eller tvättmedel då det bara behövs en ganska liten mängd. Överskottet sköljs bara bort och gör ingen nytta.

Quiz - Schampo, smuts och tvätt

Vad är en katjonisk polymer?

Smuts är ofta svårt att tvätta bort med bara vatten eftersom smutsen brukar vara...

Vad heter de positivt laddade molekyler som är vanliga i balsam?

Vad menas med syntetiska tensider?

Vad kallas de molekyler som sätter sig i gränsytor och sänker ytspänningen?

Dessa ämnen är förbjudna i diskmedel och tvättmedel för hushåll eftersom de kan ha stor effekt på övergödningen av våra vattendrag

Vad molekylen som finns i rengöringsprodukter och som består av en fet del och en vattenlöslig del?

Vad är en tensid?

Vad är en gränsyta?

Kan liknas vid en liten boll där de feta svansarna är riktade in mot mitten och de vattenlösliga delarna täcker ytan.

Uppgifter - Schampo, smuts och tvätt

Förklara och beskriv
  1. Varför utsöndras talg i vår hårbotten?

  2. Beskriv tensidmolekylen. 

  3. Tensider är ytaktiva ämnen. Förklara vad det innebär.

  4. Beskriv hur en micell är uppbyggd. 

  5. Varför blir inte disken renare om du använder dubbelt så mycket diskmedel?

  6. Förklara vad som händer när schampo gör rent håret. 

  7. Förklara varför balsam gör håret mjukt.

  8. Hur kommer det sig att det ofta finns positivt laddade polymerer i balsam?

  9. Förklara hur balsamschampo både kan tvätta håret och göra det mjukt. 

  10. Förklara hur förtvålning går till.

  11. Skriv eller läs in en text som förklarar vad som händer i animeringen “Fett kan omvandlas till tvål”.

  12. Hur fungerar en vattenavhärdare?

  13. Varför är fosfater förbjudna i diskmedel för hushåll?

  14. Maskindiskmedel gör om fett till tvål. Förklara hur det går till.

  15. Vilken funktion har enzymerna i maskindiskmedel?

  16. Tvättningen kan bli mindre effektiv om du tvättar i för hög temperatur. Hur kommer det sig?

Argumentera och resonera
  1. Hur kommer det sig att olja och vatten inte är blandbara med varandra?

  2. Skulle diskmedel kunna göra ditt hår lika rent som schampo kan?

  3. Diskutera med personen bredvid. Vad tänker du på när du väljer schampo? 

Ta reda på
  1. Läs innehållsförteckningen på schampoflaskor du har hemma. Står några av de ämnen som nämns i texten med?

  2. Det används olika tensider i schampo och diskmedel. Ta reda på vilka olika tensider som finns och hur de används.