Mycie rąk i foamax z mydłem: fizyka czystości

Dlaczego jedynie woda prawie nie działa

Pura woda ma napinanie powierzchniowe około 72 milinewtonów na metr — taka wysoka, że zamiast rozprzestrzenić się na skórze, tworzy krople, a nie wypełnia mikroskopijnych groblików, foliaków włosów i zmarszczek skóry, gdzie ukrywają się tłuszczowe zaspy i mikroorganizmy. Tłuszcze skórne (sebum) są antywaterynowe, a taka sama właściwość ma okrywawka lipidowa, która obejmuje wiele wirusa, w tym influencji i koronawirusów. Woda i antywaterynowe materiały prosto nie mieszczą się ze sobą, dlatego mycie jedynie wodą przeważnie przenosi zaspy z miejsca na miejsce, a nie usuwa ich.

Surfaty: molekuly z podwójnym charakterem

Mydło działa dzięki temu, że jego molekule są amphipatyczne: jedna strona jest załadowana elektrycznie i lubi wodę, a druga to długie łańcuchy karbonylowe, które unikają wody i tanimy łatwo w oleju. Rozpuszczoną we wodzie, surfatantowe molekule najpierw zaczynają się gromadzić na powierzchni powietrze-woda, obniżając naprężenie cieśnienia od 72 do około 25-35 mN/m. Po przekroczeniu pewnej prógowej stężenia — krytycznego koncentracji mikellel (CMC) — dodatkowe molekule nie mają już miejsca na powierzchni i zamiast tego samorozkładają się w sferoidalne grupy nazwane mikelle, z łańcuchami wewnątrz i glówkami wyjściowymi do wody.

poniżej CMC: surfatantowe molekule zajmują powierzchnię powietrze-woda, naprężenie cieśnienia obniża się na CMC: powierzchnia jest pełna, naprężenie cieśnienia osiąga minimum (~25-35 mN/m) nad CMC: nadmiarowe molekule samorozkładają się w mikelle sfera z łańcuchami wewnątrz i glówkami wyjściowymi, średnica kilka nanometrów kroplka oleju lub pokrycie lipidowe wirusa zostaje wciągnięte wewnątrz To jest również sposób, w jaki mydło dezaktywuje wiele patogenów bezpośrednio, a nie tylko je wasza: glówki surfatantów wstają do envelopy lipidowej wirusa lub półki bakteriowej dokładnie tak samo jak do kropli tłuszczu, obniżając strukturę. W przypadku wirusa z envelopą jedno taki wydarzenie jest często wystarczające, aby go zniszczyć.

below CMC:  surfactant molecules line the air-water surface, tension falls
at CMC:     surface is saturated, tension bottoms out (~25-35 mN/m)
above CMC:  excess molecules self-assemble into micelles
              tails-in, heads-out sphere, diameter a few nanometres
              an oil droplet or virus lipid coat gets pulled inside

Dlaczego małżeństwo z foammem jest istotne, nie tylko myciu się w mące

Foam wynika z tego, że podczas maszerowania wprowadzamy powietrze do filmu mydła, tworząc gęste sieć cienkich ścian płynu (granic Plateau) otaczających tysiące małych pęknięć. Ta sieć znacząco zwiększa powierzchnię objętą surfaktantem, która styka się z skinder, co pozwala na dostęp do większej ilości interfejsu mikelleformującego, niż mógłby zapewnić cienki film płynu. Mechaniczne mieszanie tworzące foamm przeprowadza rzeczywistą pracę fizyczną: zasypywa skórę ziemiowymi cząsteczkami i zawiesza je w filmie, gotówk do transportu.

Technika WHO i fizyka za jej tą

Technika mycia rąk World Health Organization przeprowadza się w ustalonej sekwencji zon — palce, plecy dłoni, między palecami, tył palców przeciwko opadającemu palmie, skrzypce i końce palców przeciwko palmie do osiągnięcia paznokci — ze względu na to, że badania pokazują, że te regiony są najczęściej pomijane podczas niezbyt starannego mycia. Każdy ruch przeprowadza siłę skręcającą, która odchyla film foamu i zanieczyszczeń od skóry i pozwala nowemu szamponowi do_contacts. Długość pełnych 20 sekund jest około taka, jak długo potrzebne jest, aby pokryć każdą zonę wystarczającym czasem kontaktowym, by molekuły surfaktantów mogły w pełni wilgotnizować i okrywać zanieczyszczenia przed tym, jak się ponownie utwardzą na skórze.

Rinsowanie: od suspenzji do zmywarki

Masaż spożywczy zawiesina ziemię i patogeny w mikrokrystalach i filmie foamsu, ale nie usuwa ich. Woda przepływająca jest odpowiedzialna za ich usunięcie, dostarczając ruchu masowego, który transportuje zanadto foamsu z skóry do zmywarki. Pobieranie w stojącej wodzie jest znacznie mniej skuteczne, ponieważ bez przepływu zawiesiny nie ma gdzie się dostać — prosto ponownie upada na skórę, gdy woda pozostaje nieruchomo.

Często zadawane pytania