HIUSTEN KEMIAA

Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
HIUSTEN KEMIAA
KOHDERYHMÄ: Työ soveltuu yläkouluun ja lukioon esimerkiksi happo-emäskemian yhteyteen. Lukiossa
eritysesti kurssille KE5.
KESTO: Kokonaiskesto n. 3h. Osa I 30–45 minuuttia oheisteoriasta, keskustelusta ja tutkittavien tuotteiden
määrästä riippuen. Osa II 45–75 minuuttia riippuen siitä, onko hiusnäytteet ja testiliuokset tehty valmiiksi, vai
tehdäänkö ne itse, käytetäänkö hiustenkuivaajaa jne. Osa III voidaan tehdä samaan aikaan kuin osa II,
yksittäisesti tehtynä sen kesto on noin 45–75 min.
TAVOITE: Osien I ja II tavoitteena on tutustuttaa oppilaat pH:n sekä happamuuden ja emäksisyyden
käsitteisiin oppilaille tuttuja ja arkipäiväisiä tuotteita tutkimalla. Kun oppilaat osaavat yhdistää arjen asioita
kemiaan he paitsi innostuvat kemiasta, myös parantavat tieteellistä lukutaitoaan (tuotepakkaukset) ja
valmiuksiaan toimia tiedostavina kuluttajina (tuotteiden valinta ja siihen liittyvät kriteerit).
Osan III tavoitteena on perehtyä syvemmälle hiuksen rakenteeseen ja tutkia rakennetta koossa pitäviä sidoksia
sekä näiden sidoksien muokkaamista.
MOTIVAATIO: Millaisia aineita sampoot ovat? Mitä erilaiset käsittelyt tekevät hiusten rakenteelle?
AVAINSANAT: Happamuus – Emäksisyys – pH – Tensidit – Pakkausmerkinnät – Kuluttajatietous –
Aminohapot – Rikkisillat
OSA I
Sampoon päätavoite on pestä hiukset ja päänahka puhtaaksi hiestä, liasta, rasvasta sekä
hoitoaineiden ja muotoilutuotteiden jäämistä. Pestävien hiusten pinta-ala on 4-8 m2. Pesun
hoitavat pinta-aktiiviset, puhdistavat aineet eli tensidit. Tensidimolekyylin toinen pää on
rasvaliukoinen ja toinen vesiliukoinen.
Kun sampoossa olevat tensidit joutuvat rasvaisten
hiusten ja veden kanssa tekemisiin, seuraa ilmiö,
jossa tensidimolekyylit saartavat rasvan ja lian
muodostaen misellejä niiden ympärille, jolloin
rasva irtoaa hiuksesta.
Misellit syntyvät, kun tensidimolekyylin rasvaliukoiset päät asettuvat
toinen toisensa viereen rasvan ja lian suuntaisesti (kuvassa näkyvät
keltaiset osiot) ja vesiliukoiset päät veden suuntaan (kuvassa näkyvät
valkoiset pallot). Tensidimolekyylien avulla lika ja rasva saadaan
irtoamaan. Muodostuneet misellit sitovat rasvan ja lian sisäänsä kuljettaen
ne virtaavan veden mukana viemäriin.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
Samalla
tavalla
toimivat
myös
suihkugeelien
sisältämät
tensidit.
Puhdistavien
ominaisuuksiensa lisäksi tensidit muodostavat vaahtoa sekä stabiloivat tuotteen rakennetta
ja parantavat viskositeettia.
Sampoilla on puhdistavien ominaisuuksiensa muitakin funktioita. Sampoisiin voidaan lisätä
hiuksia hoitavia aineita tai johonkin iho-ongelmaan, kuten hilseeseen vaikuttavia aineita.
Koska sampoon koostumuksesta suurin osa on herkästi pilaantuvaa vettä, tarvitaan myös
säilöntäaineita. Näitä ovat esimerkiksi Methylisothiazolinone, Imidazolidinyl urea, DMDM
hydantoin, Methylparaben tai Phenoxyethanol. Jotta sampoon koostumus olisi miellyttävä,
eikä tuotetta valuisi pesussa hukkaan, lisätään tuotteeseen myös koostumukseen vaikuttavia,
paksuntavia aineita. Lisäksi sampoon pH:n tulee olla sopiva (yleensä hieman hapan, kuten
hiuksetkin). Lisäarvoa sampoille tuovat väriaineet, hajusteet ja helmiäiset.
Oletko koskaan miettinyt, miksi toisella sampoolla tulee natisevan karheat hiukset ja toisella
liukkaat ja pehmeät?
TARVIKKEET JA REAGENSSIT:
Kotoa tuotuja/opettajan tuomia sampoita
pH – paperia (tai pH – mittareita)
hanavettä
TYÖN KULKU:
Tutustu ryhmän kanssa saamiinne sampoopakkauksiin. Minkälaista sampoota pakkaus
mainoksen mukaan sisältää?
Tutustu sampoon ainesosaluetteloon (INCI). Kirjoita sampoon ”lupaus” ja INCI listan aineet
jotka tunnistat taulukkoon.
Ensimmäisenä listalla on todennäköisesti nimi Aqua eli vesi, koska sitä on tuotteessa eniten.
Tiesitkö, että sampoosta yli 80 % on vettä, johon muut sampoon raaka-aineet liuotetaan. Kaikki,
sampoossa käytettävät raaka-aineet pitää nimetä ainesosaluetteloon eli INCI – luetteloon.
Ainesosien nimet ovat kaikkialla maailmassa samoja, tieteellisiä, INCI -nimiä. Siksi
sampoopullossa ei lue aineiden nimiä suomeksi. Esimerkiksi vehnäproteiini on INCI – nimeltään
Triticum vulgare protein.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
Tutki sampoota tarkemmin kaatamalla sitä hieman kämmenellesi. Miltä sampoo näyttää ja
tuoksuu? Kaada kämmenelle hieman vettä ja vaahdota sampoota. Minkälaista vaahtoa
syntyy? Kirjaa sampoon ominaisuuksia taulukkoon.
Mittaa eri sampoiden pH:t pH-paperilla ja kirjaa ne ylös. Mittaa lopuksi hanaveden pH ja
kirjaa sekin ylös.
Sampoon
nimi
Mitä pakkauksessa
kerrotaan sampoosta?
Hanaveden pH: ________
Mitä tuttuja aineita
löysit INCI:stä?
Ominaisuudet (paksuus,
vaahtoavuus, väri,
tuoksu jne.)
pH
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
KYSYMYKSIÄ
Laske mittaamiesi sampoiden pH:n keskiarvo:
Olivatko sampoot happamia vai emäksisiä?
Poikkesiko joku tuote selvästi muista koostumukseltaan tai pH -arvoltaan?
Mikäli vastasit kyllä, mikä tähän poikkeamaan voisi olla syynä?
Miten hanaveden pH poikkesi sampoiden pH – arvoista?
Jos olisit kemisti ja suunnittelisit uutta sampoota, olisiko sampoon pH:lla mielestäsi
merkitystä? Jos olisi, niin miksi?
Miten voisit muuttaa sampoon pH:ta happamammaksi tai emäksisemmäksi?
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
OSA II
Joskus on saattanut käydä niin, että kemiallisen käsittelyn tai pesun jälkeen hiuksista on
tullut oudon tuntuiset. Hiukset voivat olla ihan lässähtäneet, todella kuohkeat, pörröiset,
sileät tai vaikka karheat. Mikäli teit osan I, huomasit varmaan, että monilla sampoilla on
samankaltainen pH. Tässä työssä tutkitaan, miten happamat ja emäksiset olosuhteet
vaikuttavat hiuksen rakenteeseen.
TARVIKKEET JA REAGENSSIT
5 n. 10 cm pituista, pikkusormen paksuista hiustupsua.
Teippiä, jolla saa hiustupsun sidottua toisesta päästä
4 pientä keitinlasia
liuokset, joiden pH – arvot ovat 2, 6, 10 ja 12. Yksi ryhmä tarvitsee noin 20 ml
liuosta/hiusnäyte
hanavettä
hiustenkuivaaja
mikroskooppi tai suurennuslasi
kello
TYÖNKULKU
Ota viisi kappaletta 10 senttimetrin pituista, noin pikkusormen paksuista hiustupsua.
Huom. Vertailtavuuden vuoksi olisi hyvä jos kunkin ryhmän testikappaleet olisivat
samoista hiuksista.
Sido jokainen hiustupsu teipillä toisesta päästään. Merkitse hiustupsut kirjoittamalla
teippeihin: Käsittelemätön, pH 2, pH 6, pH 10 ja pH 12. Jätä toinen pää vapaaksi.
Merkitse keitinlasien ulkopuolelle pH 2, pH 6, pH 10 ja pH 12. Kaada kuhunkin astiaan 20
millilitraa sopivaa liuosta.
Kasta kullekin pH – liuokselle tarkoitetut hiustupsut sopiviin liuoksiin ja jätä vaikuttamaan
10 minuutin ajaksi.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
Tutki sillä aikaa käsittämättömien hiusten rakennetta.

Tunnustele hiuksen pintaa. Kirjoita havaintosi kustakin hiustukosta oheiseen
taulukkoon.

Laita hius kahden sormen väliin ja venytä varovasti. Voit mitata venyvyyttä myös
viivoittimen avulla.
o Terve hius venyy noin 30 %. Epäterve hius venyy vain vähän tai ei
ollenkaan. Hyvin vahingoittunut hius katkeaa.

Jos käytössäsi on mikroskooppi, tutki hiuksen rakennetta sen avulla. Voit
tarkastella hiusta myös suurennuslasilla. Kirjaa havaintosi oheiseen taulukkoon.
Ota hiustupsut pois liuoksesta ja huuhtele ne vedellä huolellisesti tiskialtaan tai ison astian
päällä. Voit antaa hiustupsujen kuivua seuraavaan kertaan esimerkiksi paperin päällä tai
nopeuttaa kuivaamista hiustenkuivaajan avulla. Varo polttamasta sormiasi ja pidä
hiustenkuivaaja kaukana vesipisteestä!
Tutki käsittelyjen vaikutus hiuksiin kuten tutkin käsittelemättömiä hiuksia.
pH
käsittelemätön
hius
2
6
10
12
Hiuksen rakenne
(karhea, kova, pehmeä…)
Venyvyys
Mikroskooppinen rakenne
(piirrä)
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
KYSYMYKSIÄ:
Mikä testattavista hiustupsuista tuntui karheimmalta ja kovimmalta?
Mikä pH vaikuttaisi kaikkein parhaimmalta hiuksen rakenteen kannalta?
Mitkä muut tekijät vaikuttavat siihen, minkälaiset hiuksista tulee käsittelyn jälkeen?
Miten hiustuotteiden kemiallisten ominaisuuksien ymmärtäminen voi auttaa tuotteiden
suunnittelussa ja valmistuksessa?
Vastauksia:
Kokeen onnistuminen riippuu hiusnäytteestä ja olosuhteista. Mitä tarkemmin ohjeita on
noudatettu, sitä todennäköisemmin tulokset ovat seuraavan laiset:
pH 2: Hiustupsu tuntuu pehmeältä, mutta joustamattomalta. Hiukset katkeilevat jonkin
verran
pH 6: Hiustupsu tuntuu pehmeältä ja joustavalta, eikä katkeile helposti
pH 10: Hiustupsu tuntuu karhealta ja katkeilee suhteellisen helposti
pH 12: Hiustupsu tuntuu erittäin karhealta ja katkeilee todella helposti
Moni asia vaikuttaa siihen, miten tuotteet ja käsittelyt vaikuttavat hiuksiin. Tuotteen pH:lla
on suuri merkitys siihen, tuleeko hiuksista karheat vai sileät ja pehmeät. Hiuksen pinta
koostuu keratiinilevyistä, jotka ovat kiinni toistensa lomissa muistuttaen hieman
kalansuomuja. Emäksinen liuos avaa hiussuomuja tehden hiuksista karheat ja kiillottomat.
Hapan liuos taas sulkee hiussuomuja tehden hiuksista sileämmän tuntuiset. Siksi useimmat
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
hiustuotteet ovat hieman happamia. Tuotteet eivät kuitenkaan voi olla liian happamia, koska
silloin hiuksen rakenne rikkoutuu.
Myös hiuksen oma rakenne vaikuttaa lopputulokseen: toisten hiukset ovat luonnostaan ohuet
ja hennot, toisten taas paksut ja karheat. Talirauhasista erittyvä tali suojelee ja voitelee
hiuksia tehden niistä joustavammat. Mitä enemmän hiuksia käsitellään (kampaaminen,
föönaaminen, värjäys, pesut ym.), sitä enemmän ne kuluvat. Hius on kuollutta ainetta, joten
tuotteilla voidaan vaikuttaa ainoastaan tilapäisesti hiuksen rakenteeseen. Hiustuotteita
valmistavat kemistit pyrkivät tekemään tuotteita, jotka saavat hiukset pehmeiksi, kiiltäviksi
ja helposti kammattaviksi. He käyttävät tutkimuksissaan muun muassa samankaltaisia
hiustupsuja, joita käytit äsken tässä työssä.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
OSA III
Proteiinit ovat isoja molekyylejä, jotka muodostuvat, kun useat eri aminohapot järjestyvät
pitkäksi
ketjuksi.
Aminohappojen
väliset
vetovoimat
vääntävät
ketjun
tiettyyn
kolmiulotteiseen muotoon. Hiusten tärkeä rakenneaine on keratiini -niminen proteiini.
Keratiini ei liukene veteen, mutta se pystyy sitomaan vettä, jolloin hius turpoaa ja pehmenee.
Keratiini rakentuu erilaisista aminohapoista. Yksi näistä aminohapoista on kysteiini.
Kysteiini sisältää rikkiä ja muodostaa toisten kysteiinimolekyylien välille rikkisiltoja.
Rikkisiltojen muokkaamisella voidaan vaikuttaa hiuksen muotoon. Permanenttiaineiden
käyttö perustuu rikkisiltojen katkaisuun ja uudelleenmuokkaamiseen.
Kysteiini
Kahden kysteiinin välinen sidos
Ennen permanenttia hius kastellaan. Kastelu saa aikaan vetysidosten katkeamista. Märkä
hius käsitellään emäksisellä permanenttiaineella. Emäs, kuten esimerkiksi ammoniakki saa
hiuksen pinnan karheammaksi, jolloin varsinainen permanenttiaine pääsee vaikuttamaan ja
rikkisillat alkavat katkeilla. Tiesitkö, että permanenttiaineet, joista yleisin on Ammonium
tioglykolaatti (INCI pakkauksessa: Ammonium thioglycolate), ovat samoja, joita käytetään
ihokarvojenpoistoaineissa?
Ihokarvojen
katkeaminen
perustuu
tarpeeksi
vahvaan
konsentraatioon ja sopivanpituiseen vaikutusaikaan. Mitä mahtaisikaan tapahtua, jos
permanenttiaine olisi liian kauan hiuksissa?
Permanenttiaine levitetään yleensä rullattuihin hiuksiin. Kampaaja käy välillä tarkistamassa,
että kiharasta tulee sopiva, eikä aine vaikuta liian kauan. Vaikutusajan loputtua hius
kastellaan. Vesihuuhtelun avulla hiuksen emäksisyys ja rikkisiltojen katkeamisprosessi
vähenee. Jotta kiharasta saadaan pysyvä, hius täytyy vielä huolellisesti huuhdella
happamalla, hapetetta sisältävällä liuoksella. Hapetteena käytettävän vetyperoksidin (INCI
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
pakkauksessa: Hydrogen peroxide) avulla rikkisillat muodostuvat uusiin paikkoihin. Hapan
liuos vähentää hiuksen karheutta ja pinnasta tulee sileän tuntuinen. Permanentin jokaisessa
vaiheessa on noudatettava äärimmäistä huolellisuutta. Siksi permanentti tulee aina tehdä
pakkauksessa olevan, valmistajan antaman ohjeen mukaan. Permanentti- ja kiinniteaineiden
konsentraatio, vaikutusaika ja hiusten kunto vaikuttavat siihen, millainen kiharasta tulee.
Ammoniumtioglykolaatti
Vetyperoksidi
Myös veden ja lämmön avulla on mahdollista saada hius kiharalle. Hiuksen tilapäinen
kihartuminen
perustuu
hiuksessa
olevien
vetysidosten
katkeamiseen
ja
uudelleenmuodostumiseen. Koska vetysidokset ovat heikkoja sidoksia, kampaus ei kestä
kovinkaan kauaa.
POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ
Miten luulet permanenttiaineen vaikuttavan hiuksen rakenteeseen? Entä kuntoon?
Ovatko permanenttiaineet happamia, emäksisiä vai neutraaleja?
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
REAGENSSIT
permanenttiainetta
TYÖTURVALLISUUS JA JÄTTEIDEN
KÄSITTELY
hapetusainetta
Käytä suojahanskoja, -laseja ja takkia!
pH paperia
Permanentti ja hapetusaineen käytössä
pitää käyttää varovaisuutta.
tislattua vettä
TARVIKKEET (/pari tai ryhmä)
Huuhtele kaikki roiskeet heti runsaalla
vedellä! Tarvittaessa lääkäriin!
3 hiustupsua, mielellään samoista hiuksista (pikkurillin paksuisia n.10 cm pitkiä)
2 kapeaa puutikkua tai papiljottia (mahduttava koeputkeen)
kumirenkaita
4 pientä koeputkea ja koeputkiteline
kello
viivoitin
mikroskooppi tai suurennuslasi
hiustenkuivaaja tai vetokaappi
TYÖN SUORITUS
Nimeä puutikut kirjaimin A+C, B+D. Kieritä hiustupsu puutikun ympäri ja kiinnitä se
kumirenkaalla puutikkuun.
Laita koeputkiin seuraavat liuokset ja merkitse sisältö putkeen.
A. permanenttiliuos
B. permanenttiliuos
C. hapetinliuos
D. hapetinliuos
Laita putkiin A ja B yksi hiustupsu puutikkuineen. Pidä näytettä putkissa 10 minuuttia.
Tutki sillä aikaa käsittelemättömien hiusten rakennetta.

Tunnustele hiuksen pintaa. Kirjoita havaintosi kustakin hiusnäytteestä oheiseen
taulukkoon.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje

Laita hius kahden sormen väliin ja venytä varovasti. Voit mitata venyvyyttä myös
viivoittimen avulla.
o Terve hius venyy noin. 30 %. Epäterve hius venyy vain vähän tai ei
ollenkaan. Hyvin vahingoittunut hius katkeaa.

Jos käytössäsi on mikroskooppi, tutki hiuksen rakennetta sen avulla. Voit
tarkastella hiusta myös suurennuslasilla. Kirjaa havaintosi oheiseen taulukkoon.
Huuhtele näytettä A hyvin juoksevan veden alla. Laita hiusnäyte tämän jälkeen 5
minuutiksi putkeen C.
Siirrä hiusnäyte B suoraan putkeen D ilman huuhtelua välissä.
Poista näytteet liuoksista ja huuhtele niitä juoksevan vesiliuoksen alla.
Ota tikusta kaksi hiusta ja tutki märkien hiusten rakennetta kuten ennen käsittelyä.
Kuivaa varovasti näytteitä hiustenkuivaajalla.
Poista lähes kuivat tai kuivat hiusnäytteet tikuistaan. Merkitse oheiseen taulukkoon hiusten
ominaisuudet.
A+C
huuhtelu käsittelyjen
välissä
Käsittelemätön
hius
Hiuksen rakenne
(kihara, suora, sileä,
väri…)
Hiusten venyvyys
Hiusten rakenne
mikroskoopilla
Märkä hius
käsittelyn
jälkeen
Hiuksen rakenne
Hiusten venytys
Hiusten rakenne
mikroskoopilla
B+D
ilman huuhtelua
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Hiusten kemiaa
Opettajan ohje
Kuiva hius
käsittelyn
jälkeen
Hiusten rakenne
Hiusten venytys
Hiusten rakenne
mikroskoopilla
KYSYMYKSIÄ
Miten hiusten huuhtelu vedellä permanentin eri vaiheissa vaikuttaa permanentin
onnistumiseen tekemäsi tutkimuksen perusteella?
Miksi märkä hius venyy kuin kuminauha, mutta kuiva ei?
Yksittäinen hius on vahvaa tekoa ja pystyy kannattelemaan jopa 100 gramman painon.
Hiuksen vahva rakenne ja yksilöllinen muoto syntyy, kun keratiinisidosten ja rikkiä
sisältävien kysteiinimolekyylien välille syntyy kovalenttisia disulfidisidoksia, joita myös
rikkisilloksi kutsutaan. Hiuksissa olevien molekyylien välillä on myös kovalenttisia sidoksia
heikompia voimia, kuten vetysidoksia. Vahvat rikkisillat tarvitsevat katketakseen vähintään
permanenttiaineen, mutta vetysidos katkeaa pelkällä vedellä! Aina, kun kastelet hiuksesi,
sen rakenne muuttuu venyvämmäksi juuri vetysidosten katkeamisen takia.
Tiesitkö, että hiuksella on erinomainen kyky imeä vettä eli hius on hygroskooppinen. Tätä
ominaisuutta voidaan käyttää hyväksi ilmankosteusmittareissa, joiden toiminta perustuu hiuksen
rakenteen venymiseen ja kutistumiseen ilmassa olevasta kosteuspitoisuudesta riippuen.
LÄHTEET JA LISÄLUETTAVAA:
Päivi Kousa, Pro Gradu – tutkielma: Kosmetiikan kemia kontekstuaalisen oppimisen
apuvälineenä.
http://www.kosmetiikankemiaa.com
Lampiselkä, J., Sorjonen, T., Vakkilainen, K-M., Aroluoma, I., Kanerva, K.,
Karkela, L., Mäkelä, R. 2006. Kemisti 4: Metallit ja materiaalit. Helsinki:
Werner Söderström osakeyhtiö.