21 21.1 세탁의역사 21.2 지방 + 수산화나트륨 비누 21.3 합성세제 21.4 세탁용세제의조성 21.5 식기세척용세제 21.6 섬유유연제 21.7 세탁표백제 : 하얗게더하 얗게 21.8 다목적세척제 21.9 특수목적의세척제 21.10 용매, 페인트, 왁스 21.11 화장품 : 개인관리화학물질 가정에서쓰이는화학물질 21.12 치약 : 연마재와맛이 들어간비누 21.13 향수, 콜론, 면도후에바르는로션 21.14 머리카락화학 21.15 정보에밝은소비자 유용성과위험 미국가정에서사용가능한화학물질 : 왁스, 왁스제거제, 페인트, 페인트제거제, 표백제, 살충제, 쥐약, 얼룩제거제, 용매, 살균제, 세제, 치약, 샴푸, 향수, 로션, 면도용크림, 냄새제거제, 헤어스프레이, 기타많은물질 21.1 세탁의역사 가까운시냇물에서의류를돌로쳐서세탁 그림 21.1 현대의가정에는다양한화학제품이많음 세탁제 - 비누풀, 열대아메리카의무환자나무같은식물사용 거품을내는사포닌함유 - 식물의재 : 탄산칼륨과탄산나트륨함유 물과반응하여염기성용액을형성 - 비누 : 19 세기중반에이르러일반화됨 21.2 지방 + 수산화나트륨 비누 C.E. 2 세기까지탄산나트륨을석회와함께가열하면수산화나트륨을얻음 Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 2NaOH + CaCO 3 수산화나트륨을동물성지방이나식물성기름과가열하면비누가얻어짐 비누 : 사슬이긴카르복실산의염임 현대의상업적인비누 : 지방이나기름을뜨거운증기로가수분해한뒤생성된지방산을중화하여만듦 화장실용비누 : 염료, 향수, 크림, 기름등이첨가 칼륨비누는나트륨비누보다부드럽고더미세한거품을만듦 비누는어떻게작용하는가? 비누분자 : 이중성 - 친수성 : 이온성, 극성 - 소수성 : 탄화수소처럼비극성 이온성머리는물과작용하여탄화수소꼬리는물밖으로튀어나옴 계면활성제 : 비누를포함하여물에기름이나그리스같은비극성물질의현탁액을안정화시키는물질 그림 21.2 비누는동물성지방이나식물성기름을수산화나트륨과반응시켜만듦 그림 21.3 비누팔미트산나트륨 (a) 구조식, (b) 선-각도식 (c) 공간-채움모형, (d) 팔미트산음이온의도식적표현 그림 21.4 비누의세척작용은비누미셀의그림으로시각화할수있음. 작은기름방울들은기름에담겨진비누의소수성꼬리와물쪽으로뻗은친수성이온머리에의해물에부유됨. 물과비누분자의이온머리의인력이기름방울을물로끌어들임 1
비누의단점 경수에서는잘적용되지않음경수 : 칼슘, 마그네슘, 철이온같은금속이온을함유한물 ex) 칼슘이온과의반응 2CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COO - Na + (aq) + Ca 2+ (aq) 나트륨비누 ( 수용성 ) (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COO - ) 2 Ca 2+ (s) + 2Na + (aq) 칼슘비누 ( 불용성 ) 그림 21.5 경수와연수의거품비교왼쪽부터경수에있는세제, 경수에있는비누, 연수에있는세제, 연수에있는비누 경수연화제 물을 경수 로만드는칼슘, 마그네슘, 철이온을제거하는데사용됨 (1) 세척용소다인탄산나트륨 (Na 2 CO 3 10H 2 O) - 탄산이온은물과반응하여물을염기성으로만들어지방산의침전을막음 CO 3 2- (aq) + H 2 O(l) HCO 3- (aq) + OH - (aq) - 탄산이온은물을경수로만드는이온과반응하여불용성염으로이들을제거함 Mg 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) MgCO 3 (s) Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) CaCO 3 (s) (2) 인산나트륨 (Na 3 PO 4 ) - 인산이온은물과반응하여물을염기성으로만들고칼슘과마그네슘이온을침전 PO 4 3- (aq) + H 2 O(l) HPO 4 2- (aq) + OH - (aq) 2PO 4 3- (aq) + 3Mg 2+ (aq) Mg 3 (PO 4 ) 2 (s) (3) 가정용이나산업용경수연화탱크 - 칼슘, 마그네슘, 철이온을표면으로끌어당기고이들을나트륨이온으로교체하여연수를만드는불용성고분자물질을함유 그림 21.6 연수기는이온교환 을통해작용함 21.3 합성세제 합성세제분자들은비누분자와같은세척작용을할정도로충분히비슷하고산과경수에저항할만큼충분히다름 ABS 세제 : 비생분해성 - 프로필렌 (CH 2 =CHCH 3 ), 벤젠 (C 6 H 6 ), 황산 (H 2 SO 4 ) 으로만들어짐 - 생성된설폰산 (RSO 3 H) 은염기 ( 탄산나트륨 ) 로중화하여최종생성물을만듦 - ABS 분자의가지가달린구조는하수처리장의미생물에의하여쉽게분해되지않았고지하수공급도위험받았음 LAS 세제 : 생분해성 - 직선형탄소사슬을가짐 - 미생물은 LAS 분자의탄소원자들을한번에 2 개씩분해하는효소를생산하여 LAS 분자를분해할수있음그림 21.8 (a) 대장균의 6,800 배확대된주사전자현미경사진 (scanning electron microscopy), (b) 대장균은 LAS 분자의탄소원자들을한번에 2 개씩분해하여 LAS 분자를분해할수있다가지가있는 ABS 분자를분해하는데는오랜시간이걸린다. 21.4 세탁용세제의조성 가정이나세탁소에서쓰이는세탁용세제 - 주성분 : 계면활성제 - 세척능력첨가제 : 세척강화제, 형광발광제, 섬유유연제, 떨어진오물이다시붙지않게하는물질, 단순히원가를줄이기위해첨가하는물질계면활성제 세척용액이표면을적셔표면이세척되게함오물을에멀션화하고퍼져서부유하게하여표면에다시붙는걸방지함음이온계면활성제 - 비누, ABS, LAS, 도데실황산나트륨, 에톡시황산올코올같은황산염 CH 3 (CH 2 ) n OSO 3- Na + CH 3 (CH 2 ) m O(CH 2 CH 2 O) n SO 3- Na + 알킬황산염 n=11~13 에톡시황산알코올 (AES) m=6~13 n=7~13 - 세탁, 식기세척용세제, 가정용세척제, 개인용청결제품등에사용됨 비이온성계면활성제 - 거품이작고경수에저항성이있음 - 세탁용, 자동식기세척기등에사용 CH 3 (CH 2 ) m O(CH 2 CH 2 O) n H 알코올에톡실레이트 m=6~13 n=7~13 2
양이온계면활성제 - 살균작용이있어서식품과유가공산업에서세척제겸살균제로쓰임 CH 3 (CH 2 ) n CH 2 N + (CH 3 ) 3 Cl - 4 차암모늄염 n=10~16 - 양이온성계면활성제와음이온성계면활성제는결코같이쓰이지않음 반대전하의이온이서로결합하여용액에서침전을만들어두계면활성제의세제로서의성질을모두파괴하기때문 양쪽성계면활성제 - 양전하와음전하를모두갖고있음 - 산, 염기와모두반응, 부드럽고거품이잘나며안정한것으로유명 - 유아용샴푸같은개인용청결제품, 손닦는액체비누같은가정용청결제품에사용됨 CH 3 (CH 2 ) n CH 2 NH 2+ CH 2 COO - 베타인 n=10~16 예제 21.1 계면활성제의분류다음계면활성제를음이온성, 양이온성, 비이온성, 양이온성으로분류하라. a. CH 3 (CH 2 ) 14 CH 2 N + (CH 3 ) 3 Cl - b. CH 3 (CH 2 ) 13 O(CH 2 CH 2 O) 7 SO 3- Na + c. CH 3 (CH 2 ) 12 CH 2 NH 2 CH 2 COO - d. CH 3 (CH 2 ) 12 CON(CH 2 CH 2 OH) 2 풀이 a. 활성자리에있는질소원자가양전하를가짐 양이온계면활성제 b. 활성자리에있는 SO 3 기가음전하를가짐 음이온계면활성제 c. 이물질은양전하 (N원자) 와음전하 (COO-) 를모두갖고있음 양쪽성계면활성제 d. 이물질은양전하도없고음전하도없음 비이온성계면활성제 세척강화제 세탁력을높이기위해계면활성제에첨가되는물질 - 주기능 : 물의경도를줄이는것 - 인산염은 Ca 2+ 와 Mg 2+ 에결합하여가용성복합체를만듦 이복합체는상조적인과정에의해세정력을증가시켜줌 - 인산염은호수의부영양화를촉진 - 지올라이트 ( 알루미노규산염복합체 ) 가흔히세척강화제로쓰임 Ca 2+ (aq) + Na 2 Al 2 Si 2 O 8 (s) 2Na + (aq) + CaAl 2 Si 2 O 8 (s) 세제에사용되는지올라이트는 Ca 2+ 과 Mg 2+ 같은양이온을큰우리같은구조에잡아물에부유함 초기의세탁용세제는가루였으나이제는액체세탁용세제가대부분을차지함 LAS 계면활성제는액체세탁세제중가장쌈 CH 3 (CH 2 ) 9 CH(CH 3 ) C 6 H 4 SO 3- HN + (CH 2 CH 2 OH) 3 LAS, 트라이에탄올아민염 세척강화제가첨가된 LAS : 칼륨염으로쓰임 CH 3 (CH 2 ) 9 CH(CH 3 ) C 6 H 4 SO 3- K + LAS, 칼륨염 형광발광제 - 거의모든세제에는형광흰색염료, 즉형광발광제가들어있음 - 화장품, 종이, 비누, 플라스틱, 기타제품들에사용됨 그림 21.9 (a) 무색염료로불리는형광발광제는눈에보이지않는자외선을눈에보이는푸른색으로전환하여섬유를더밝게보이게하고누런색을가림 (b) 형광발광체가들어간세제로빨은옷은자외선램프에서나오는빛에빛을발함 AES 계면활성제 - 알코올로부터유도된탄화수소부분과에틸렌옥사이드에서유도된극성부분, 황산염으로이루어져있음 - 효과적이지만 LAS 보다비쌈 - 음이온계면활성제 성분조성 : 표백제, 향수, 섬유연화제, 형광표백제, 거품안정제 기름끼있는오물을잘녹게하기위한용매 : 에탄올, 아이소프로필알코올, 프로필렌글라이콜 3
21.5 식기세척용세제 보통한가지이상의계면활성제를주성분으로포함 - LAS 의나트륨이나트라이에틸아민염이계면활성제 - 지방산과다이에탄올아민으로만들어진아미드코카미도 DEA 같은비이온성계면활성제를사용 CH 3 (CH 2 ) n CON(CH 2 CH 2 OH) 2 코카미도 DEA n=8~12 기름, 단백질, 냄새, 방부제, 용매, 표백제와기타성분을제거하는것을돕기위한 효소가첨가 자동식기세척기용세제 - 주요성분 : 삼인산나트륨 (Na 5 P 3 O 10 ), 탄산나트륨, 메타규산나트륨 (Na 2 SiO 3 ), 황산나트륨, 염소나산소표백제, 비이온성형태의계면활성제 - 강염기성과기계의강한휘젓기에세척을의존 21.6 섬유유연제 4 차암모늄염의구조 - 양이온은양의전하를가진질소에 4 개의탄화수소기를가짐 - 탄화수소기의하나는 12~18 탄소원자를가진긴사슬이고나머지 3 개는작은기인데보통메틸기임 대표적인예는옥타데실트라이메틸암모늄클로라이드 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 N + CH 3-2 개의긴탄소사슬과 2 개의작은기가질소에있는 4 차염은섬유연화제로쓰임 대표적인예는다이옥타데실다이메틸암모늄클로라이드 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 N + CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 21.7 세탁표백제 : 하얗게더하얗게 표백제 : 섬유에서색깔있는얼룩을제거하는산화제 - 차아염소산표백제 : 염소를빠르게방출 - 심크로센 : 시안우레산염형태표백제의예 - 산소방출표백제 : 과탄산나트륨 (2Na 2 CO 3 3H 2 O 2 ) 또는과붕산나트륨 (NaBO 2 3H 2 O 2 ) 을포함 뜨거운물에서과산화수소는방출되어표백제로작용함 - 과붕산염표백제 : 염소표백제보다활성이떨어짐 높은온도, 강한염기성, 높은농도가필요 흰색의폴리에스터수지로처리된목화섬유를표백하는데쓰임 - 과탄산표백제 : 과산화수소와탄산나트륨을조합해놓은것처럼작용 발색단 : 빛을흡수하여물질에색을띠게하는화학적작용기에작용함 21.8 다목적세척제 다목적세척제의사용예 : 벽, 마루, 주방의조리대, 가전제품, 기타단단하고내구성이있는표면에사용 수용액형태로된세척제의성분 : 계면활성제, 탄산나트륨, 암모니아, 용매형태의기름제거제, 살균제, 표백제, 냄새제거제기타성분등을함유 가정용암모니아용액 : 탄기름때와음식을제거하는데효과적 물에묽힌암모니아용액 : 거울, 유리창, 기타유리표면을닦는데사용 베이킹소다 ( 중탄산나트륨 ) : 부드러운연마세제 냄새를쉽게제거하기때문에냉장고의내부를닦는데좋음 식초 : 기름막을벗겨냄 대리석과반응하여표면에구멍을냄 CaCO 3 (s) + 2CH 3 COOH(aq) Ca 2+ (aq) + 2CH 3 COO - (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) 대리석 식초 따라서표백제는색을띤오물전체가아니라색을나타내는작용기만을공격함 4
21.9 특수목적세척제 변기세척제 변기에서형성되어쌓이는 석회 는주로탄산칼슘임고체제품 : 중황산나트륨 (NaHSO 4 ) 액체제품 : 염산, 시트르산또는기타산성물질을함유 연마용세척분말 대부분의분말세제성분함량 - 얼룩을단단한표면으로부터긁어벗겨내는실리카 (SiO 2 ) 같은연마제 - 기름을녹이기위한계면활성제와표백제 자기로만든욕조나세면기로부터얼룩을제거하는데사용 유리세척제 잔류물을남기지않고증발하는휘발성액체임주성분 : 물에묽힌아이소프로필알코올임 세척력증가를위해암모니아나식초가첨가됨 배수관세척제 주성분 : 고체형태나진한액체수산화나트륨을함유어떤제품에는알루미늄금속조각이들어있음 알루미늄은수산화나트륨용액과반응하여수소기체형성 - 수소기체 : 막힌부분에서거품을내면서빠져나오는데이는저어주는작용을함 많은액체배수관세척제 - 진한수산화나트륨 - 표백제 (NaOCl) 함유 : 머리카락을분해하여배수관을뚫는것을도와줌 오븐세척제 주성분 : 수산화나트륨오븐벽에붙어있는기름은수산화나트륨과반응하여비누가됨 21.10 용매, 페인트, 왁스 용매 가정용용매 : 페인트, 니스, 접착제, 왁스기타물질등을제거하기위해사용됨 석유용매 - 기름제거하기위해다목적세척제에첨가됨 - 휘발유처럼매우인화성이강하고마시면치명적 - 폐가탄화수소기체로가득차고, 액체로채워져폐의기능을상실함 가정용유기용매 - 대부분은휘발성이고인화성이있음 - 독성증기를냄 - 거의모든용매가높은농도에서마취성이있음 그림 21.10 석유증류물로만든세척제라벨에있는인화성과마셨을때위험에대한경고문 페인트 넓은의미 : 래커, 에나멜, 니스, 유성도료, 다양한종류의수성마감재등다양한제품을포함하는용어 기본성분 - 안료 : 이산화티타늄 (TiO 2 ) 으로 1977 년에금지된독성흰색안료인백연 [2PbCO 3 Pb(OH) 2 ] 을대신하여사용되고있음 - 고정제 (= 피막형성제 ) : 안료입자들사이와페인트를칠한표면에안료를고정 유성페인트의고정제 : 등유나아마유 수성페인트의고정제 : 고분자 - 용매 : 알코올, 탄화수소, 에스터 ( 또는이들의혼합물 ), 물 첨가물 : 건조제, 살균제, 증점제, 스키닝방지제, 계면활성제등 5
21.11 화장품 : 개인관리화학물질 왁스 - 긴사슬을가진유기산 ( 지방산 ) 에긴사슬을가진알코올이결합한에스터임 - 식물이나동물이주로보호막을형성하기위해생산함 3 가지의전형적인왁스 - 밀랍 : 꿀벌이벌집을지을때사용하는물질로양초나구두약등으로사용됨 - 밀초야자왁스 : 브라질야자나무의잎에막을형성하는것으로자동차왁스, 마루왁스, 가구광택제등으로사용됨 - 경뇌유 : 향유고래의머리에서얻음, 한때화장품과다른제품을만드는데널리사용되었지만이제공급이모자람 ( 향유고래의멸종 ) 라놀린 : 양털기름으로물과안정한에멀션을만들기때문에다양한피부용크림이나로션을만드는데유용함 화장품의역사 - 7000 년전의이집트인 : 눈화장을위해안티모니 (Sb) 와초록색구리광석인공작석을이용 - 3500 B.C.E. 이집트파라오 : 향수가들어간머리기름을사용 - 18 세기유럽여성들 : 탄산납으로얼굴을하얗게칠하였고많은여성들이납중독으로죽었음 화장품의정의 : 세정, 미용, 매력의증가, 외모의변화를위해바르거나부어지거나뿌리거나분사하거나다른방법으로인간의몸전체나부분에도입되는물건 약과화장품의차이점 : 약은팔기전에 안전성과효과 가입증되어야하지만화장품은일반적으로팔기전에시험할필요가없음 그림 21.11 (a) 밀랍, (b) 밀초야자왁스, (c) 경뇌유의분자식. 모두에스터임 피부크림과로션 피부의역할 : 몸을감싸고장벽을형성하여나쁜물질을안으로못들어오게하고수분과영양분을밖으로나가지못하게함 - 각막층 : 각질로불리는질긴섬유성단백질로이루어짐 ( 수분함량 =10%) - 피지에의해수분의손실을방지함크림과로션의필수성분 : 피부에보호막을형성하고습기를유지하는데도움이되는지방이나기름성분 - 알칸의혼합물인휘발유 : 피부를건조하게함 - 탄소수가더많은알칸 : 점성이있어서피부에남아유화제의역할을함보습제 : 피부에습기를유지해줌 ex) 라놀린, 콜라겐, 글리세롤, 락트산, 요소같은습윤제 그림 21.12 피부의단면도 그림 21.13 (a) 로션은물에있는기름의에멀션 (b) 크림은기름에있는물의에멀션 썬스크린 햇빛의자외선 : 멜라닌색소의생산을유발시켜옅은피부를검게만듦검은색멜라닌 : 피부의깊은곳이손상을입자않도록보호함자외선에과도하게노출되면피부의조기노화를촉진하고피부암을일으킴 햇빛차단로션 - UV-B 는차단하고햇빛에피부를태우는것을촉진하는에너지가낮은 UV-A 는통과시킴 - 활성성분 : 파라 - 아미노벤조산또는에스터 PABA 유도체 - 일반적으로수용성 - 부분적으로만 UV-B 를막아주고 UV-A 는전혀막지를못함 OMC(Octyl methoxycinnamate) - UV-B 차단체로서햇빛차단로션에사용 - 8 탄소알킬기는이화합물을물에녹지않게해주고수영할때물에씻겨나가지않음 SPF(skin protection factor) - 자외선흡수물질의다양한농도표시법 - 2~35 나그이상의값으로표시됨현재의햇빛차단제 : 거의모든자외선을막음 산화아연이나이산화티타늄을함유하는데모두 UV 를강하게흡수함 6
립스틱 - 기름과왁스로만들어짐 왁스의비율이크림보다더높음 - 피마자유, 참기름, 미네랄오일등이사용 - 기름의불쾌한냄새를없애기위해향수첨가 - 상해서악취가나는것을막기위해항산화제가첨가 - 색을내기위해테트라브로모플루오레신브롬산염료를사용 눈화장 마스카라 : 비누, 기름, 지방, 왁스로만들어짐 - 색 : 산화철염료에의해갈색, 탄소에의해검정 ( 유연 ), 산화크롬 (Ⅲ) 에의해초록색, 울트라마린에의해청색을만듦 - 전형적인조성 : 왁스 (40%), 비누 (50%), 라놀린 (5%), 염료 (5%) 눈썹연필 : 대략같은조성을가짐 아이섀도 : 지방, 기름, 왁스가첨가된바세린이기본물질 - 산화아연이나이산화티타늄안료에의해흰색을띄게한후염료에의해색을띠게함 - 전형적인조성 : 바세린 (60%), 지방과왁스 (10%), 라놀린과염료, 안료 (6%) 냄새제거제와땀억제제 냄새제거제 - 몸냄새를가리기위한향수와냄새를일으키는박테리아를죽이는살균제를가진제품 - 박테리아 : 땀의잔류물과피지에작용하여사슬이짧은지방산이나아민같은냄새가나쁜화합물을생성 - 살균제 : 사슬이긴 4 차암모늄염이나트라이클로산같은페놀임 땀억제제 - 활성성분 : 다양한알루미늄과지르코늄의염화물과수산화물 땀샘구멍을수축하는수렴제임 - 사용성분 : 알루미늄클로로하이드레이트 [Al 2 (OH) 5 Cl 2H 2 O] 21.12 치약 : 연마재와맛이들어간비누 치약의필수성분 : 세제와연마제 - 전형적인세제 : 도데실황산나트륨같은알킬황산염 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OSO 3- Na + 치약의성분 : 소비톨, 글리세롤 ( 글리세린 ), 사카린같은감미료, 동록유와박하같은맛을내는물질, 섬유소수지와폴리에틸렌글라이콜같은증점제, 메틸파라 - 하이드록시벤조에이트같은방부제등이포함 충치 - 당을끈끈한덱스트란이나치태나락트산같은산으로바꾸는박테리아에의해서초래됨 - 당을식사때에만먹고간식으로먹지않으며식후에바로이를닦으면최소화할수있음 현대의치약들 : 불화주석 (SnF 2 ) 같은불소화합물 - 충치의발생빈도를줄이는데효과가있음 - 에나멜의일부분을불화인회석 [Ca 5 (PO 4 ) 3 F] 으로바꿈 - 불화인회석은수산화인회석보다더튼튼하고저항성이큼 7
21.13 향수, 콜론, 면도후에바르는로션 향수 - 방향성식물같은천연공급원에서추출 - 좋은향수는수백가지이상의성분을가짐 - 세부류의성분으로나누어짐 상향 : 가장휘발성이높은부분 상대적으로작은분자로이루어짐 중향 : 휘발성의중간 상향화합물이휘발된뒤남아있는냄새 하향 : 휘발성이낮고큰분자들로이루어짐 보통사향냄새가남 인간에게의성유인제 α- 안드로스테놀 : 인간의머리카락이나소변에존재하는스테로이드 보통향수 : 10~25% 의방향물질과에틸알코올에녹인고정액으로구성됨콜론 (cologne) - 에틸알코올이나알코올 - 물혼합물에녹인향수 - 약향수의 10% 정도의강도를가지며보통 1~2% 의향수정유를포함함 면도후바르는로션 - 대부분은 50~70% 에탄올이고나머지는물, 향수, 식품염료 - 피부에시원한느낌을주기위해멘톨을첨가하기도함 - 갈라진피부를부드럽게하기위해연화제가첨가되기도함 향수는화장품과다른소비재와관련된많은알레르기반응의원인임 저자극성화장품 : 보통제품보다알레르기반응을줄이기위한목적의화장품 향수가들어있지않음 21.14 머리카락화학 머리카락 : 섬유단백질케라틴으로이루어져있음단백질분자 : 수소결합, 염다리, 이황화결합, 분산력등 4 종류의힘에의해결합된아미노산사슬로만들어짐 그림 21.14 머리카락에서는인접한단백질사슬이한사슬의카르보닐기와다른사슬의아미드기의수소결합에의해결합되어있음 (a) 머리가젖어있을때는이런기들이서로수소결합을하기보다는물과수소결합을함 (b) 사슬사이의결합이파괴됨 그림 21.15 (a) 강력한정전기적힘이이온화된카르복실기를가진단백질사슬과이온화된아미노기를가진다른단백질사슬을결합시킨다. (b) ph 를변화시키면이염다리는파괴된다. ph 가떨어지면카르복실기는양성자를받아들이고전하를잃는다. (c) ph 가올라가면양성자가아미노기에서제거되어전하를잃는다. 어느경우라도단백질사슬사이의힘은상당히약해진다. 8
샴푸 - 머리카락의케라틴은피부의케라틴보다 5~6 배의이황화결합을가지고있음 - 머리를감으면케라틴은물을흡수하여부드러워지고더펴기쉽게됨 - 물은수소결합과일부염다리를파괴함 - 산과염기는특별히염다리를잘파괴하기때문에 ph 조절은모발관리에중요 - 염다리의수는 ph 가 4.1 일때최대화됨 현대의샴푸 - 세정제로합성세제를이용함 - 성인용샴푸 : 치약에사용되는것과같은세제인도데실황산나트륨같은음이온형태의세제를이용 - 유아나아동용샴푸 : 눈에자극이적은양쪽성계면활성제를이용 샴푸의필수성분 : 세제 - 지성머리카락용샴푸 : 농도가진함 - 건성머리카락용샴푸 : 농도가묽음 머리카락염색 머리카락과피부색의결정은 2 가지안료의상대적인양에의해결정됨 - 갈색이나는검은색인멜라닌 - 붉은색이나는갈색머리카락, 붉은머리카락을가진사람의피부색을띠게하는페오멜라닌 머리카락염색 - 수용성염료 : 수용성, 무색형태로사용되고머리에흡수된뒤과산화수소에의해유색화합물로산화됨 - 영구적염료 : 파라 - 페닐렌다이아민 이라고불리는방향족아민의유도체가많이쓰임 - 파라 - 페닐렌다이아민 : 검은색 - 파라 - 페닐렌다이아민설폰산 : 금발염색용 - 다른유도체를사용하면중간색을얻을수있음 - MMPD : 쥐와생쥐실험시발암성 사람에게해로운지는알려지지않았음 - EMPD : 박테리아에돌연변이를일으킴 발암물질임 머리카락과피부 : 약산성 강염기성 or 강산성샴푸는머리카락에손상을입히고피부와눈에도자극을줌 대부분의샴푸는 5~8 사이의 ph 를갖고중성에가까운약산성임 그림 21.16 머리카락염색약 유색산화생성물 : 퀴논이나나이트로화합물이포함 방향족아민이산화되어생기는것으로알려져있음 영구적염색 : 머리카락의바깥부분에만영향을끼침 Grecian Formula 같이점차적으로머리카락을변하게하는머리염색약품은비교적간단한화학을이용함 퍼머 : 머리카락을곱슬거리게하는화학 머리카락은단백질이며인접한단백질사슬은이황화결합을통해결합되어있음퍼머로션 - 씨오글라이콜릭산 (HSCH 2 COOH) 같은환원제가들어있음 - 이황화결합을파괴하여단백질사슬을떨어지게함 - 머리카락은롤러에의해곱슬곱슬한형태로고정 - 산화제 ( 과산화수소 ) 로처리하면이황화결합이새로운자리에생기게되고머리는새로운모양으로고정됨 헤어스프레이 머리카락은수지에의해고정될수있음일반적인수지 : PVP(polyvinylpyrrolidone) 와그의공중합체 그림 21.17 퍼머는단백질사슬사이의이황화결합을끊고이들을새로운위치에생성시켜서이루어짐 9
탈모제 원치않는털을제거하는화학물질황화나트륨이나씨오글라이콜릭산 [Ca(OOCCH 2 SH) 2 ] 칼슘같은수용성황화합물로크림이나로션형태로만들어짐 강염기성혼합물로털의일부펩타이드결합을파괴하여털을없어지게함 발모제 미녹시딜 - 모낭이있는피부어디에서도털을자라게함 - 대머리가된사람의머리에도사용되었음 - 로게인 (Rogaine) 이라는상품명으로팔림 - 지속적으로사용 비용은연간 1,000 달러정도소요 21.15 정보에밝은소비자 화학제품에대한정보 : 제품에관한책, 도서관에도많은자료, 인터넷에도많은자료 광고를가장많이하는상표가아마도가장비쌀것임 화장품업계 : 매년약 5,000 건의불평을소비자로부터받고있음 화장품, 피부관리제품, 방향제, 다양한머리카락관리제품등의부작용에대하여매년많은보고가 FDA 로들어오고있음 대부분의화장품은값싼성분으로만들어지나광고때문에매우높은가격이붙어있음 21 장강의가끝났습니다. 수고하셨습니다. 10