Пузыри и пена: полное разоблачение

Для начала короткое представление: наливаем обычную воду в банку, закрываем крышкой и хорошенько встряхиваем. Что мы видим? Массу пузырьков на поверхности воды, которые почти сразу исчезают. Теперь капнем в банку немного мыла, например, Райский Экстаз. Вот так. Снова закроем и энергично встряхнем банку. Вуа-ля! Банка до верху полна веселой пены — и она не спешит оседать. В чем секрет волшебной банки?

Сферический кентавр в вакууме

Возьмем наше мыло крупным планом. Zoom in — на полную. Стоп. Вот она. Молекула мыла. Мы видим ее удивительную структуру. Фантастика в том, что эта молекула состоит из двух частей, совершенно разных по своим свойствам. Верхушка проявляет себя как гидрофил, а хвостовая часть — гидрофоб. Это означает, что с одной стороны молекула мыла к воде стремится, а с другой — воду отталкивает.

Такое поведение обусловлено полярностью и неполярностью веществ — то есть способностью веществ проводить электричество. В молекуле мыла имеется как неполярная часть («жировая», она же гидрофобная, водоотталкивающая), так и полярная часть (гидрофильная, которая притягивается к воде).

Молекулы воды — полярные. Вода, кстати, в десять раз лучше проводит электричество по сравнению с неполярными веществами, такими как жир. Подобное стремится к подобному: вот и полярная (гидрофильная) часть молекулы мыла стремится к воде.

А теперь рассмотрим водную поверхность. Молекулы воды на границе с воздухом связаны друг с другом сильнее, чем в толще воды (поскольку силы, действующие со стороны воздуха, гораздо слабее сил, действующих со стороны воды). Сильное поверхностное натяжение воды и объясняет неустойчивость водяной пены: пузыри быстро лопаются, превращаясь в капли, которые возвращаются к массиву воды.

Тайна мыльного пузыря, Или как возникает пена

При взаимодействии с водой молекулы мыла частично в нее погружаются (а гидрофобная, жировая часть мыльной молекулы остается снаружи). При этом, молекулы мыла, проникая между молекулами воды на ее поверхности, ослабляют поверхностное натяжение воды почти в три раза (так, молекулы воды на ее поверхности становятся менее сплоченными, их теперь легко разъединить).

Когда мы встряхиваем банку с водой и мылом — вода, мыло и воздух внутри банки, по инерции, смещаются относительно друг друга, и получается вот что: часть поверхностной воды с мылом отрывается от водного массива. Эти мыльно-водные фрагменты, во время инерционного движения, образуют пленки, каждая из которых представляет собой слой воды между двумя слоями мыла. Эти пленки, продолжая двигаться по инерции, принимают шарообразные формы и, замыкаясь, становятся сосудами для воздуха. Так появляются мыльные пузыри.

Как объяснить форму пузырей и структуру пены?

Площадь мыльно-водной пленки, благодаря поверхностному натяжению, как бы постоянно и равномерно стягивается. Поэтому каждый пузырь принимает форму идеальной сферы. Мыльные пузыри соприкасаются друг с другом, образуя пену — легкую ячеистую структуру из многогранников. Такая форма (додекаэдр) является оптимальной, поскольку минимизирует поверхностное натяжение пузырных пленок и за счет этого делает всю пену устойчивой.

Почему мыльные пузыри радужно переливаются?

Это явление называется «интерференция световых волн». Пленка пузыря изнутри стабильна, а снаружи она подвержена изменениям благодаря движению воздуха, попаданию пыли и тп. В результате такого воздействия толщина пленки меняется, становится толще внизу и тоньше вверху. Это влияет на разность хода световых лучей и в конце концов на распределение цветов, вызывая переливы радужной картинки.

Почему пена все-таки оседает? Почему она не вечная?

Все пузыри в пенной массе соединяются каналами, которые наполнены водой. Сила притяжения нашей планеты заставляет воду стекать из стенок пузырей по «межпузырным» каналам вниз. Поэтому пена оседает. То есть в условиях неподвижности — если Вы больше не встряхиваете банку с водой и мылом — воздушные мыльные пузырьки собираются на поверхности воды, образуют пену, потом вода из пены стекает вниз, к воде на дно банки, процесс повторяется, водная масса увеличивается, а мыло распределяется тончайшей пленкой по ее поверхности. Так, через некоторое время вещества возвращаются на исходные позиции. Пока Вы не захотите снова встряхнуть волшебную банку.

Почему с помощью одной только воды невозможно отмыть загрязнения так, как это делает мыльная пена?

Если Вы поняли все, что изложено выше, то наверняка уже догадались сами: гидрофобная часть молекулы мыла соединяется с жиросодержащими веществами загрязнений на любой поверхности (будь то, например, кожа, волосы и тд), таким образом вклиниваясь между загрязнениями и очищаемой поверхностью и заключая загрязнения в мыльную оболочку. Далее дело техники — смываем проточной водой «мыльно-грязевой контент» и наслаждаемся чистотой. Сама по себе вода без мыла не может связывать жиры, а вот в сочетании «вода+мыло+движение» она прекрасно работает. Ведь именно так образуется мыльная пена, которая удаляет загрязнения, «вытягивает» кожный жир из каждой поры, оставляя коже свежесть и красоту.

Самое пенное мыло. Купить!

balsam_admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *