核心概念
化學
水
油
表面活性劑
泡沫
簡介
我們經常用洗髮水搓洗頭皮。但到底是什麼讓洗髮水效果好？你可能會驚訝地聽到，每一種新的洗髮水在被認為可以出售之前都必須透過大量的科學測試。為了決定哪種洗髮水對消費者最好，人們會比較許多不同的洗髮水配方。其中一項測試是評估洗髮水的起泡行為。在這個活動中，你將成為一名化妝品科學家，並對不同的洗髮水進行測試。你認為哪個品牌產生的泡沫最多，哪個泡沫持續的時間最長？
背景
雖然商店裡有許多不同的洗髮產品，但它們都有相同的目的：清除頭髮和頭皮上的汙垢和油膩油脂。洗髮水是如何去除所有這些堆積的油脂的呢？為此，洗髮水含有稱為表面活性劑的特定成分，這是除水之外洗髮水的主要成分。表面活性劑具有有用的化學結構，其具有疏水性（排斥水）尾部和親水性（喜歡水）頭部。這種特性使它們能夠與水和油發生反應，而水和油通常不會混合在一起。
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雖然清潔能力可能是好洗髮水最重要的標準，但還有許多其他方面決定洗髮水的質量。除了表面活性劑之外，每種洗髮水中還有新增劑，以最佳化其外觀、感覺、氣味或效能，例如額外的泡沫增強劑、增稠劑、調理劑或防腐劑。例如，產生大量泡沫並控制其穩定性的能力很重要，因為人們將更多泡沫與更強的清潔能力聯絡起來。雖然這不一定是真的，但如果洗髮水產生的泡沫更多，銷量就會更好。因此，能夠產生額外泡沫的額外的表面活性劑通常用作起泡劑。
科學家們繼續研究新的洗髮水配方，並開發了特定的測試來評估他們創造的每種新產品。這使他們能夠比較不同的洗髮水配方，以找到整體效能最佳的配方。在這個活動中，你將自己進行這樣的測試，並找出你選擇的哪種洗髮水能產生最好和最持久的泡沫！
材料
選擇不同的洗髮水（至少兩種不同的種類）
一次性杯子（八盎司，每種洗髮水一個）
廚房秤
自來水
勺子
量匙（湯匙）
高而窄的玻璃杯、罐子或花瓶（大於八盎司），最好帶蓋子
秒錶
兩個永久性記號筆（兩種不同的顏色）
膠帶
紙和筆
尺子
可以容忍溢位的工作空間
準備工作
使用永久性記號筆在每個杯子上標記你要測試的洗髮水的名稱。
製作每種洗髮水樣品的 10% 溶液。為此，將一個空杯子放在廚房秤上並將其歸零。加入 20 克洗髮水樣品，然後向杯中加入自來水，直到秤顯示 200 克。
用勺子攪拌，小心地將洗髮水與水混合。
對所有洗髮水樣品重複這些步驟。在每個樣品之間清潔你的攪拌勺。
步驟
拿出高而窄的玻璃杯，小心地將 50 毫升（約六湯匙）的第一種 10% 洗髮水溶液倒入其中。當將洗髮水倒入玻璃杯時，你是否已經看到有任何泡沫形成？
準備好一個計時器，並將其設定為五分鐘。
如果有蓋子，請將蓋子蓋在玻璃杯上。（如果沒有蓋子，請用手掌蓋住玻璃杯並將其頂部密封。）然後用手握住玻璃杯，並上下用力搖晃 10 次。盡最大努力使所有洗髮水的搖晃速度保持恆定。一旦開始搖晃洗髮水溶液會發生什麼？
搖晃完成後立即啟動計時器。放置一條膠帶以標記玻璃杯上泡沫階段開始的水平（在底部，正好在液體上方）和結束的水平（在頂部）。（您可以使用記號筆在膠帶上書寫以註明它是哪個洗髮水樣品。）洗髮水產生了多少泡沫？
為了評估泡沫的穩定性或確定它消失的速度，請在五分鐘後放置膠帶以標記玻璃杯上的泡沫水平（頂部和底部）。（您可以使用不同顏色的記號筆來區分此測量值。）注意：泡沫水平最有可能在液體和泡沫之間的介面處發生變化，而不是在泡沫層的頂部。隨著時間的推移，泡沫會發生什麼變化？五分鐘後，你的泡沫是變多還是變少？
在標記好泡沫水平後，清潔玻璃杯（確保清除所有洗髮水和泡沫），並檢視你所做的不同標記。拿起尺子並測量開始時和五分鐘後泡沫層頂部和底部水平之間的距離。將你的結果寫在紙上。你的泡沫體積如何隨時間變化？你的結果告訴你關於洗髮水穩定性的什麼資訊？
從玻璃杯上取下膠帶，並對你的每個洗髮水樣品重複這些步驟。你的結果如何比較？哪種洗髮水產生的泡沫最多？在五分鐘內，每種洗髮水消失了多少泡沫？你能將起泡行為與特定的洗髮水成分聯絡起來嗎？
最後，用純水重複這些步驟。與洗髮水相比，僅使用水時，你的結果是否不同？如果是，你認為這是為什麼？
額外：找出你的泡沫持續多久，並增加你監測玻璃杯中泡沫量的時間。泡沫在什麼時間點完全消失？
額外：許多天然洗髮水品牌減少了洗髮水配方中表面活性劑和新增劑的量，因為這些可能會刺激頭皮。比較天然洗髮水品牌和標準洗髮水品牌，看看它們是否產生相同量的泡沫。
額外：你也可以從網上找到的配方製作自己的洗髮水。你自制的洗髮水與商店購買的產品相比如何？它在清潔頭髮方面效果好嗎？
觀察和結果
你產生了很多泡沫嗎？當你開始搖晃時，大多數商店購買的普通洗髮水應該會產生大量泡沫。當你將洗髮水溶液倒入玻璃杯時，你甚至可能已經看到了一點泡沫的形成。這是因為這些洗髮水含有大量的表面活性劑和泡沫增強劑。當你搖晃玻璃杯時，你會產生大量氣體氣泡，這些氣泡會被困在洗髮水溶液中，並形成你看到的泡沫。表面活性劑或起泡劑有助於泡沫的形成並穩定溶液中的氣體氣泡。
然而，泡沫不是永遠穩定的！事實上，你應該觀察到泡沫量隨著時間的推移迅速減少，並且可能看到泡沫的底部水平迅速上升到更高的水平。這是因為溶液中的氣泡最終會破裂。你為每種洗髮水產生的泡沫量取決於它們所含的表面活性劑和起泡劑的量。不含任何這些物質的溶液（如水）不會產生任何泡沫，你應該在最後的測試中注意到這一點。
清理
沖洗玻璃杯，處理掉你使用的每個杯子，並清潔你的工作區域。
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