”水の科学”から視る!化粧品で保湿ができる訳とは?(前編)


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先日の記事の続きです!

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今日はセミナー後半白野さんのセミナー”水の科学”のお話と、
「化粧品は何故保湿できるのか?」についての説明を加えさせて頂きたいと思います!

 

皆さんは、普段生活していて、「水って変だなー」と思ったことはありますか?

きっと、あまりにも身近な物質のために「水は普通」だと思っている方が多いと思います。

いえいえ!
水はめっちゃ変わり者です!

話し出すと長くなること必至なので、
この記事は今日中に書き上げる覚悟で端的に書きます!端的に!笑

 

〇水が液体である不思議

例えば、水は室温で液体です。
実はこれもなんです!

水の分子量は18
同じくらいの分子量で、メタンは16
メタンは『メタンガス』と言われるくらいですから、室温で気体状態です。

エタノールなんて分子量46と、水の2.5倍もあるのに、
原液を置いておいたらどんどん気化してなくなっちゃいます

エタノールは液体から気体へ変態する際に周りの温度を奪う性質(気化熱を利用して、
清涼感のあるふき取り化粧品などによく配合されていますね^^

水くらいの分子量であると、化学的な常識では
約-100℃で固体に、-80℃で気体になるものなんだそうです。

 

〇水が氷になる不思議
水を冷凍庫に入れておくと、いつの間にか氷になっていますね。
これも超びっくり!

地上で普通に生活していて、固体・液体・気体三形態を見られる物質って、、、
ないんじゃないかしら?

例えば二酸化炭素固体状態はドライアイスだけど、常温すぐに気体になっちゃいます。

ちょっと気持ち悪い図ですけど、
高校の時に”状態図”ってやりました…..よね?|・`ω・)チラッ


受験の月HPより引用
http://examist.jp/chemistry/state/jyoutaizu/

縦軸が気圧を、横軸は気温を示しています。
我々が暮らす地上大気圧1.0ですので、
氷と水の境界0℃
水と水蒸気の境界100℃であることがわかります。

ところが、二酸化炭素だと


受験の月HPより引用
http://examist.jp/chemistry/state/jyoutaizu/

大気圧では、固体か気体の状態でしかいられません。
液体状態を得るために、そもそも高い気圧が必要
なんです。

その他の物質でも、常温で固体・液体・気体が身近な温度で見られる物質はかなり稀

蛇足ですが、液体状態の二酸化炭素は東北大学の某研究室で見たことがあります^0^
超臨界流体の研究室だったと思うのですが、高校生の時の記憶でなんとも…
とにかく興味深かったことを覚えています^0^

これだけでも十分、不思議ちゃんなです。

が!加えてもう一つ、凍ると体積が増えるという不思議が…!

凍る=固体になるということは、
分子の運動が極端に少なくなって規則的に並ぶことを意味します。
(このサイト、わかりやすくて面白いです笑→化学がつまらない人へ捧げるブログ


化学勉強法HPより引用
http://kagakuimage.com/jyotaihenkatobunsinoundou.html

図の左下のように、きちっと並べば、固体の体積が一番小さいはず。

ところが、ペットボトルを凍らせるとパンパンになるように、
水は氷ると膨らみます(゚д゚)

膨らむということは、密度が小さくなるので、氷は水の上に浮かぶことができるのです(゚д゚)
南極のでっかい氷だって、浮いてますもんね。

まぁ不思議!変なやつです。

 

〇水の不思議の正体は?
水が常温常圧で液体なことも、
氷になると膨らむことも、すべての要因は”水素結合”にあります。

水は、H2Oという化学式で表されますが、
構造は視覚的にはこんな感じ。


SPring-8HPより引用
http://commune.spring8.or.jp/finding/140218.html

”水素結合”て、図中で出ちゃってますが(笑)
分子はトータルで見れば電気的に中性でも、よーく見ると電気的な偏りを持っています。
(持っていないものもあります!)

水の場合、赤い酸素”ちょっとマイナス”で、青い水素”ちょっとプラス”になっていることがわかります。
このプラスとマイナスで、ゆるーく引き合う力を、『水素結合』と言います。

分子が激しく動いている状態では物質は”気体”として存在するのですが、
は、水素結合のせいでお互いが引き合ってしまうため、動きが若干制限され、常温で”液体”として存在します。
また、分子が殆ど動かない状態である”固体”では、下図のように
水素結合パズルのようにうまく組み合わせ、空間を持った結晶構造を作ることで、
固体状態で体積が増えるのです。


サントリーHP より引用
https://www.suntory.co.jp/eco/teigen/jiten/science/01/

 

水の不思議は、水素結合が大きく関係しているということがわかりましたね^0^

さて、この水素結合

スキンケアの一つである保湿に、
とーーーーーーーーーーーーーーーーっても大切な結合でもあるのです!


◎保湿って、なに?

そもそも、『保湿』と表される言葉には、2つの意味があることをご存知ですか?^^

一つは、エモリエント
どちらかというと、水と馴染みにくい油寄りの成分を使って、
お肌に蓋をし、水分を逃がさないようにする役割です。

もう一つは、モイスチャー
”水分。湿気。特に、化粧品で、皮膚に潤いを与えるために配合する成分。”(by goo辞書より)
水を留めておく役割と考えておくと、わかりやすいです。

実は、この「水を留める」ために、水素結合が役立っています!

 

わかってはいましたが、全然端的に書けなかったので(笑)、続きは次回!(^_^;)

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理系美容家かおり
理系美容家 かおり

【Profile】
平成元年5月31日生まれ。
東京都八王子市生まれ宮城県仙台市育ち。
名古屋工業大学大学院工学研究科物質工学専攻卒。
東京都在住。

中学生まで副生徒長を務める等の優等生キャラを卒業し、高校デビュー。
メイクアップによる外観変化と内面へ与える影響について感銘を受け、化粧品研究員を目指す。

学生時代は自分磨きで人見知りを克服。読者モデルとして名古屋で活動するも、膨大な時間とお金を使った同じ方法を勧められないことに気付く。

”美容の本質”を追及するため、学術的な美容情報を探すも「中立」で「科学的に正しい」情報が安易に手に入らず、情報発信者となることを決める。

2014年製造業へ就職し、ケミカルエンジニアとして従事し、ものづくりについて学ぶ。
医薬品、医薬部外品及び化粧品に関わる新規事業立上げを経験。

2016年『理系美容家』として活動開始。
研究会や学会などで取得した知見を美容業従事者や一般向けにわかりやすく情報公開し、美容の情報リテラシー向上に努める。

2019年30歳の誕生日に独立。

現在は美容セミナー講師や記事監修、化粧品開発サポート等を行う。

【所有資格】
物質工学修士
コスメコンシェルジュインストラクター
化粧品成分検定上級スペシャリスト
ダイエットプロフェッショナルアドバイザー
入浴指導士
デントフェイシャルケアセラピスト

【活動内容】
美容セミナー講師
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