今回は
界面活性剤が汚れを落とす仕組みを図を使って解説しようと思います！
多くの洗剤には界面活性剤という成分が入っています。
この界面活性剤が汚れを落とす役割を持っているのですが、その仕組みはどうなっているのでしょうか。
仕組みを知っていると、普段のお掃除も少し楽しくなるかもしれませんよ。ぜひ読んでみてください！
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界面活性剤とは何か
界面活性剤は、汚れにくっついて水と一緒に流してくれます。
なぜこのようなことができるのか、まずは界面活性剤について簡単に説明していきます。
界面活性剤の構造
界面活性剤とは「界面に、ある性質を与える物質」のことです。
これだけ見るとよく分かりませんよね。しっかり解説していきます。
界面とは、表面とだいたい同じ意味です。
コップに入った水をイメージしてみてください。
コップに入った水と空気の境目のことを界面といいます。水の表面と言ったほうが分かりやすいかもしれません。
表面張力という言葉を聞いたことがあると思いますが、別々の物質（この場合は水と空気）が隣接している部分のことを界面といいます。
とはいえ、界面活性剤の定義はそこまで重要ではないので「界面に何らかの変化を与えるもののことを、界面活性剤て言うんだね。」くらいの理解で大丈夫です。
それでは今から、図を使って界面活性剤の構造を説明していきます。
水に界面活性剤を入れると、界面を図のような状態にします。
界面活性剤が、水面に膜をはるように並びます。この膜を分子膜といいます。
なぜ界面活性剤が分子膜をはるのかというと、界面活性剤が両親媒性分子だから。
また難しい言葉が出てきました。両親媒性分子とは何なのでしょうか。
親水性と疎水性
分子は「水に溶けやすい」あるいは「水に溶けにくい」どちらかの性質を持っています。
ちなみに分子は物質と読み替えて問題ありません。
水に溶けやすい性質を親水性、溶けにくい性質を疎水性（そすいせい）といいます。疎水性の分子は油に溶けやすいことが多いです。
- 水に溶けやすい分子 → 親水性
- 水に溶けにくい分子 → 疎水性 ※疎水性は油に溶けやすい
分子の中には親水性と疎水性どちらの性質も持っている分子があり、そのような分子を「両親媒性分子」といいます。
水と油、両方の溶媒に親しむ性質を持つ分子ということです。
界面活性剤はこの両親媒性分子なのです。
下の図は両親媒性分子のイメージ図。
緑色の円が親水性の部分で、黄色い線が疎水性の部分です。
親水性の部分は水に溶け、疎水性の部分は水に溶けずに水から離れようとします。
その結果、1つ目の図のように界面活性剤が逆立ちして水面をおおい、分子膜を作るというわけです。
界面活性剤が汚れを落とす仕組み
界面活性剤が両親媒性分子で、界面に分子膜を作ることは解説したとおりです。
では結局、界面活性剤はどのような仕組みで汚れを落としているのでしょうか。
モノマーとミセル
界面活性剤が汚れを落とす仕組みを理解するため、まずはモノマーとミセルを知る必要があります。
童話のタイトルみたいですね。
界面活性剤は分子膜として水面をおおいますが、すべての分子が水面に並べるわけではなく、あぶれる分子も出てきます。
この行き場を失った界面活性剤をモノマーといいます。
モノマーたちは水中に潜り込んでいきます。
水中に潜っていったモノマーたちは、お互いにくっついて円のような形を作っていきます。
モノマーたちがくっついてできたものがミセルです。
モノマーたちは疎水性の部分を内側にしてミセルになります。これは、疎水性の部分は水から離れる性質があるため。
洗濯水など界面活性剤を入れた水の中は、これらモノマーやミセルが大量に発生している状態となっています。
モノマーとミセルが汚れにくっつき水で流す
水中に発生したモノマーやミセルが汚れを落としてくれますが、仕組みはそれぞれ異なります。
・モノマーが汚れを落とす仕組み
疎水性の分子は油に溶けやすいと先ほどご説明しました。
そのため、モノマーの疎水性部分が油汚れや皮脂汚れにくっつきます。
そして、もう一方の親水性部分の働きで水のほうへ引っ張り汚れを流して落としてくれるのです。
・ミセルが汚れを落とす仕組み
ミセルは内側の疎水性部分に汚れを取り込みます。そしてミセルの外側の親水性の力で、汚れを包んだまま、水とともに流れ落ちていったくれます。
以上のように、界面活性剤が汚れを落とすときはモノマーとミセルが大きな役割を果たします。
つまり、モノマーやミセルが多ければ多いほど汚れ落ちも良くなるということ。
モノマーやミセルを十分に生じさせるために重要なのは、水中の洗剤の濃度です。
洗剤の使用量の目安にしたがえば理想的な濃度になり、洗浄力を存分に発揮させることができるでしょう。
まとめ
界面活性剤は、多くの洗剤に入っている重要な成分。
汚れを落とすメカニズムを知れば、日々のお掃除も少し楽しくなると思います。
ぜひ、ご参考に！
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