給學生的一封信
歡迎各位到化學世界來。在這個奇妙的世界裡，你們身邊的所有東西，都可以追溯到不可置信的微小顆粒上，這種顆粒叫做原子。化學是研究原子怎麼結合成物質的學問。學了化學之後，你們看事情會有全新的視野，不僅知道物質是怎麼形成的，也知道它們為什麼會表現出這種特性。
化學是一門非常實際的科學。當化學家了解原子的行為模式，找到方法進一步加以控制原子的行為後，就開始製造許多有用的新物質，例如：合金、肥料、藥品、聚合物、電腦晶片、重組DNA等。這些物質把人類的生活提升到空前的水準。就憑化學對社會有這麼大的影響，就值得好好把它搞清楚。了解化學也賦予我們保護自然環境的能力。
不僅如此，深入了解日常生活的現象，也很有價值：為什麼冰會浮？為什麼魚能在水裡「呼吸」？為什麼水要煮那麼久才會沸騰？同樣重要的是，有了化學的基礎，我們才有能力了解最新研究的價值與潛在的影響。無論你將來的職業是什麼，這種科學的基礎有可能會在你的職業生涯中，為你帶來幫助。
本套書以觀念介紹化學，主要專注於化學觀念，並不特別強調計算。雖然化學有時候真的很奇怪，但是化學的觀念其實既直接又平易近人。我很喜歡化學，我知道您一定也會喜歡。因此，做好準備，和我一起到化學世界去逛逛吧，我們就從最基本的觀念開始，接著有各種精采的事物正等著您發現。
祝您有美好的化學！
蘇卡奇
第12章 情境學習短文 頭髮與皮膚的保養
受現代生活形態影響，我們習慣用商品來清潔頭髮與皮膚，並加以保護。這些商品都以化學物質為基底，包括肥皂、洗髮精、護髮劑、保濕霜、防曬乳，以及其他種種，全是為了幫助我們維持健康的外表而設計。
仔細探究這些跟頭髮與皮膚相關的商品，會發現主要成分全都屬於界面活性劑。界面活性劑是一種化學藥劑，它們的分子均是一端為極性，另一端為非極性。非極性的那一端不想溶於水中，所以分子會依附在水面，把非極性端伸出水面。在含界面活性劑的水中倒一些油，非極性尾端將依附在油的表面。靠著這種方式，界面活性劑把水面和非極性物質拉在一起。
只要稍加攪動，界面活性劑尋找表面的特性就會形成泡沫，增加表面積。表面積增加之後，就有很多油能夠與水混合，經由稱為乳化的作用，形成單一相。所以，界面活性劑並不是幫助非極性物質「溶於水」，它們只是幫助這兩種物質混合。
一般洗髮精使用的界面活性劑是月桂硫酸鈉，屬於清潔劑。清潔劑的優點是不會在硬水中形成浮渣（參7.5節），這一點對洗髮精特別重要，否則浮渣會附著在頭髮上。沖洗頭髮的目的，首先是要去除極性物質，如鹽、灰塵或任何脫落的碎屑。濕潤的頭髮也會膨脹，頭髮的角質層因而打開，角質層是排列在頭髮外面像鱗片一樣的結構（圖12.54）。清潔劑的主要功用是去除皮脂，這種皮膚油脂會沿著頭髮往上移動，並進入角質層，使頭髮「油油膩膩」。洗髮精會因配方不同而有不同的洗淨力，專門洗「油性」頭髮的配方通常比洗「正常」頭髮的配方強。
很多人在使用洗髮精之後，會塗護髮劑，使頭髮變得柔軟，並防止靜電累積而減少捲曲。值得注意的是，洗髮精界面活性劑的極性端是帶負電的離子，這類界面活性劑稱為陰離子界面活性劑。然而，護髮劑界面活性劑的極性端是帶正電的離子，這類界面活性劑稱為陽離子界面活性劑。洗髮精和護髮劑通常不會放進同一個配方，畢竟這些帶相異電荷的界面活性劑會互相吸引，從而降低它們的功效。標榜「二合一」的商品是把陽離子界面活性劑放入微膠囊中。
一般護髮劑使用的界面活性劑是氯化鯨蠟三甲銨，又稱為氯化十六烷三甲銨。它的正電荷使護髮劑能黏在頭髮上，即使沖洗之後，仍然有很多護髮劑留在頭髮上。結果，會使人覺得頭髮更光滑、更容易梳理。洗衣服用的柔軟精也是運用同樣的原理。
輕輕鬆鬆濕潤皮膚的祕訣，是將早就存在於皮膚裡的水分留住。皮膚的深層水分高達80%，因為皮膚的水分比外界環境多很多，所以水氣的運動方向通常是由皮膚向外移動，而皮膚油脂會協助外層皮膚留住這麼大量的水。不過，當皮膚的水分加速蒸發時，會開始覺得皮膚乾燥。當空氣非常乾燥，或皮膚的油脂被強效肥皂或清潔劑除去時，就會發生這種情形。比較實用的解決方法不是用水潑濕皮膚，而是用保濕的非極性物質塗在皮膚上，可以加強或模仿皮膚油脂的功能。常用的物質包括丙二醇、甘油，以及六甲基二矽氧烷等化合物。如果想在皮膚上塗抺這類化合物，最好的方法是使用非離子界面活性劑製成的乳液，如聚硬脂酸乙二酯，又稱為PEG-100。選擇非離子界面活性劑做為保濕霜，是因為它們比較沒有刺激性，而且比較不會除去皮膚脂肪。
把吸收UV的化合物加到皮膚保濕霜中，就得到防曬乳。然而，要製造可以防水的防曬乳有點困難。碰到水的時候，乳液裡的界面活性劑會幫忙除去乳液。廠商通常會建議使用者在游泳之後，再塗一次乳液。界面活性劑較少的乳液有較強的防水力，但它們通常過度油膩。基於這些理由，許多防水的配方會把不同的化合物聚合成非極性的防水薄膜，幫助防曬乳在接觸到水時，仍然能夠留在皮膚上。
選購防曬乳時，還有一個特殊考量，就是它們要阻斷UV光譜中的哪個部分。幾乎所有的防曬乳都能有效阻斷290至320 nm，稱為UV-B的區段。傳統防曬係數（SPF）分級制度所標示的，是防曬乳阻斷UV-B的效力，因為這區段的電磁波會導致曬傷。然而，科學家發現從320至400 nm，稱為UV-A的區段，是造成皺紋和皮膚癌的主因。能同時阻斷UV-A和UV-B的防曬乳才可以標示為「廣效」。
最普遍使用的UV-A阻斷劑是亞佛苯酮，它能輕易混入乳液的配方，但如果配方裡沒有適當的安定劑，很快就會失去效力。另一種較穩定的UV-A阻斷劑是對苯二亞甲二樟腦磺酸。美國食品藥物管理局批准的UV-A阻斷劑還有另外兩種，分別是二氧化鈦和氧化鋅，兩者都是不透明的物質，不適合大面積塗抹在身體表面。
澳洲、加拿大和歐洲國家批准的UV-B和UV-A防曬乳名單比美國長很多。這些國家把防曬乳當成化妝品，而美國則把它們當藥品，所以需要接受較嚴格的規範。
另一種讓皮膚保持年輕外觀的方法是塗抹α-羥基酸，如乙醇酸。這些化合物被當成磨砂膏，意思是它們可以協助去除死掉的表皮，進而會刺激皮膚產生新細胞，有助於隱藏臉上的細紋。
本文所討論的，僅限於頭髮與皮膚保養品中所含的主要化合物。隨便拿起一瓶保養品，上面的成分表就會告訴你，裡面還加了一堆化學物質，各有各的用途。
展望不久的將來，皮膚保養品在很多領域都即將出現重大的進展。當我們愈來愈老，皮膚會因失去彈性而出現皺紋，皮膚失去彈性的理由之一，就是相鄰的各股膠原蛋白間形成了化學鍵，稱為交聯。膠原蛋白是皮膚細胞為了形成皮膚而製造的纖維，研究人員正在尋找能抑制，甚至逆轉膠原蛋白交聯的藥劑。
歡迎各位到化學世界來。在這個奇妙的世界裡，你們身邊的所有東西，都可以追溯到不可置信的微小顆粒上，這種顆粒叫做原子。化學是研究原子怎麼結合成物質的學問。學了化學之後，你們看事情會有全新的視野，不僅知道物質是怎麼形成的，也知道它們為什麼會表現出這種特性。
化學是一門非常實際的科學。當化學家了解原子的行為模式，找到方法進一步加以控制原子的行為後，就開始製造許多有用的新物質，例如：合金、肥料、藥品、聚合物、電腦晶片、重組DNA等。這些物質把人類的生活提升到空前的水準。就憑化學對社會有這麼大的影響，就值得好好把它搞清楚。了解化學也賦予我們保護自然環境的能力。
不僅如此，深入了解日常生活的現象，也很有價值：為什麼冰會浮？為什麼魚能在水裡「呼吸」？為什麼水要煮那麼久才會沸騰？同樣重要的是，有了化學的基礎，我們才有能力了解最新研究的價值與潛在的影響。無論你將來的職業是什麼，這種科學的基礎有可能會在你的職業生涯中，為你帶來幫助。
本套書以觀念介紹化學，主要專注於化學觀念，並不特別強調計算。雖然化學有時候真的很奇怪，但是化學的觀念其實既直接又平易近人。我很喜歡化學，我知道您一定也會喜歡。因此，做好準備，和我一起到化學世界去逛逛吧，我們就從最基本的觀念開始，接著有各種精采的事物正等著您發現。
祝您有美好的化學！
蘇卡奇
第12章 情境學習短文 頭髮與皮膚的保養
受現代生活形態影響，我們習慣用商品來清潔頭髮與皮膚，並加以保護。這些商品都以化學物質為基底，包括肥皂、洗髮精、護髮劑、保濕霜、防曬乳，以及其他種種，全是為了幫助我們維持健康的外表而設計。
仔細探究這些跟頭髮與皮膚相關的商品，會發現主要成分全都屬於界面活性劑。界面活性劑是一種化學藥劑，它們的分子均是一端為極性，另一端為非極性。非極性的那一端不想溶於水中，所以分子會依附在水面，把非極性端伸出水面。在含界面活性劑的水中倒一些油，非極性尾端將依附在油的表面。靠著這種方式，界面活性劑把水面和非極性物質拉在一起。
只要稍加攪動，界面活性劑尋找表面的特性就會形成泡沫，增加表面積。表面積增加之後，就有很多油能夠與水混合，經由稱為乳化的作用，形成單一相。所以，界面活性劑並不是幫助非極性物質「溶於水」，它們只是幫助這兩種物質混合。
一般洗髮精使用的界面活性劑是月桂硫酸鈉，屬於清潔劑。清潔劑的優點是不會在硬水中形成浮渣（參7.5節），這一點對洗髮精特別重要，否則浮渣會附著在頭髮上。沖洗頭髮的目的，首先是要去除極性物質，如鹽、灰塵或任何脫落的碎屑。濕潤的頭髮也會膨脹，頭髮的角質層因而打開，角質層是排列在頭髮外面像鱗片一樣的結構（圖12.54）。清潔劑的主要功用是去除皮脂，這種皮膚油脂會沿著頭髮往上移動，並進入角質層，使頭髮「油油膩膩」。洗髮精會因配方不同而有不同的洗淨力，專門洗「油性」頭髮的配方通常比洗「正常」頭髮的配方強。
很多人在使用洗髮精之後，會塗護髮劑，使頭髮變得柔軟，並防止靜電累積而減少捲曲。值得注意的是，洗髮精界面活性劑的極性端是帶負電的離子，這類界面活性劑稱為陰離子界面活性劑。然而，護髮劑界面活性劑的極性端是帶正電的離子，這類界面活性劑稱為陽離子界面活性劑。洗髮精和護髮劑通常不會放進同一個配方，畢竟這些帶相異電荷的界面活性劑會互相吸引，從而降低它們的功效。標榜「二合一」的商品是把陽離子界面活性劑放入微膠囊中。
一般護髮劑使用的界面活性劑是氯化鯨蠟三甲銨，又稱為氯化十六烷三甲銨。它的正電荷使護髮劑能黏在頭髮上，即使沖洗之後，仍然有很多護髮劑留在頭髮上。結果，會使人覺得頭髮更光滑、更容易梳理。洗衣服用的柔軟精也是運用同樣的原理。
輕輕鬆鬆濕潤皮膚的祕訣，是將早就存在於皮膚裡的水分留住。皮膚的深層水分高達80%，因為皮膚的水分比外界環境多很多，所以水氣的運動方向通常是由皮膚向外移動，而皮膚油脂會協助外層皮膚留住這麼大量的水。不過，當皮膚的水分加速蒸發時，會開始覺得皮膚乾燥。當空氣非常乾燥，或皮膚的油脂被強效肥皂或清潔劑除去時，就會發生這種情形。比較實用的解決方法不是用水潑濕皮膚，而是用保濕的非極性物質塗在皮膚上，可以加強或模仿皮膚油脂的功能。常用的物質包括丙二醇、甘油，以及六甲基二矽氧烷等化合物。如果想在皮膚上塗抺這類化合物，最好的方法是使用非離子界面活性劑製成的乳液，如聚硬脂酸乙二酯，又稱為PEG-100。選擇非離子界面活性劑做為保濕霜，是因為它們比較沒有刺激性，而且比較不會除去皮膚脂肪。
把吸收UV的化合物加到皮膚保濕霜中，就得到防曬乳。然而，要製造可以防水的防曬乳有點困難。碰到水的時候，乳液裡的界面活性劑會幫忙除去乳液。廠商通常會建議使用者在游泳之後，再塗一次乳液。界面活性劑較少的乳液有較強的防水力，但它們通常過度油膩。基於這些理由，許多防水的配方會把不同的化合物聚合成非極性的防水薄膜，幫助防曬乳在接觸到水時，仍然能夠留在皮膚上。
選購防曬乳時，還有一個特殊考量，就是它們要阻斷UV光譜中的哪個部分。幾乎所有的防曬乳都能有效阻斷290至320 nm，稱為UV-B的區段。傳統防曬係數（SPF）分級制度所標示的，是防曬乳阻斷UV-B的效力，因為這區段的電磁波會導致曬傷。然而，科學家發現從320至400 nm，稱為UV-A的區段，是造成皺紋和皮膚癌的主因。能同時阻斷UV-A和UV-B的防曬乳才可以標示為「廣效」。
最普遍使用的UV-A阻斷劑是亞佛苯酮，它能輕易混入乳液的配方，但如果配方裡沒有適當的安定劑，很快就會失去效力。另一種較穩定的UV-A阻斷劑是對苯二亞甲二樟腦磺酸。美國食品藥物管理局批准的UV-A阻斷劑還有另外兩種，分別是二氧化鈦和氧化鋅，兩者都是不透明的物質，不適合大面積塗抹在身體表面。
澳洲、加拿大和歐洲國家批准的UV-B和UV-A防曬乳名單比美國長很多。這些國家把防曬乳當成化妝品，而美國則把它們當藥品，所以需要接受較嚴格的規範。
另一種讓皮膚保持年輕外觀的方法是塗抹α-羥基酸，如乙醇酸。這些化合物被當成磨砂膏，意思是它們可以協助去除死掉的表皮，進而會刺激皮膚產生新細胞，有助於隱藏臉上的細紋。
本文所討論的，僅限於頭髮與皮膚保養品中所含的主要化合物。隨便拿起一瓶保養品，上面的成分表就會告訴你，裡面還加了一堆化學物質，各有各的用途。
展望不久的將來，皮膚保養品在很多領域都即將出現重大的進展。當我們愈來愈老，皮膚會因失去彈性而出現皺紋，皮膚失去彈性的理由之一，就是相鄰的各股膠原蛋白間形成了化學鍵，稱為交聯。膠原蛋白是皮膚細胞為了形成皮膚而製造的纖維，研究人員正在尋找能抑制，甚至逆轉膠原蛋白交聯的藥劑。
