★SWAG★
Про мыло, пену и мыльные пузыри
URL записи
10.04.2009 в 16:11
Пишет Милисента Заозёрная:10.04.2009 в 11:29
Пишет Pani Werwolf:О пене и мыльных пузырях
С мыльной пеной мы с вами сталкиваемся каждый день, когда моем руки, принимаем ванну, моем посуду, стираем бельё. Но задумывались ли вы, откуда эта самая пена берётся?
МОЛЕКУЛА-«КЕНТАВР»
Что же такое содержится в мыле, что влияет на способность воды образовывать пену?
Давайте для начала рассмотрим, как устроена молекула мыла.
Она, подобно мифологическому Кентавру, состоит из двух частей с совершенно разными свойствами. «Голова» молекулы взята у гидрофильного вещества, то есть такого, которое любит воду. Длинный хвостик в молекуле мыла позаимствован у жира. Жиры воды «боятся» и не растворяются в ней, поэтому их называют гидрофобными.
Мыло получают из жира и щёлочи. В молекуле мыла гидрофобный (не любящий воду) «хвост», позаимствованный у жирной кислоты, состоит из длинной цепочки атомов углерода и связанных с ними атомов водорода.
Попав в воду, молекулы мыла выстраиваются на поверхности «головой» вниз, в воду, а «хвостами» — вверх, в воздух.
Когда такие молекулы попадают в воду, они выстраиваются вдоль границы, разделяющей воду и воздух таким образом, что водолюбивые «головы» погружены в воду, а водобоязливые «хвостики» торчат в воздух. Получается, что поверхность воды покрыта тончайшей мыльной плёнкой.
РОЖДЕНИЕ ПЕНЫ
Мыло называют поверхностно-активным веществом. Оно снижает поверхностное натяжение воды, то есть ослабляет силы, притягивающие молекулы поверхностного слоя друг к другу. Именно из-за высокого поверхностного натяжения чистой воды из неё не удаётся получить устойчивую пену: пузыри почти мгновенно «схлопываются» в капли. Мыло поразительным образом меняет картину: даже небольшое его количество уменьшает поверхностное натяжение почти втрое!
Отдельные ячейки пены разделены двойным слоем молекул мыла, между которыми находится вода.
Когда мы встряхиваем бутылку с мыльным раствором, пузырьки воздуха как бы обволакиваются слоем молекул мыла. Мыльные пузыри поднимаются на поверхность, соприкасаются друг с другом — и вот уже образовалась пена: лёгкая, ячеистая структура из множества многогранников.
ПЕННАЯ МАТЕМАТИКА
В XIX веке изучением строения мыльной пены всерьёз увлёкся бельгийский учёный Жозеф Плато. Он первым обратил внимание на то, что в каждом ребре, разделяющем пенные многогранники, всегда сходятся три плёнки, ни больше и ни меньше. Оказалось, что сами плёнки — двойные, а рёбра между ними — это каналы, заполненные жидкостью. Пена оседает, потому что вода понемногу стекает по каналам вниз.
Ж. Плато нашёл способ поставить мыльные плёнки на службу математике. Он опускал в мыльный раствор проволочные рамки различной конфигурации и наблюдал, какую форму принимает мыльная плёнка. Эти опыты способствовали развитию пространственной геометрии (стереометрии). Заметим, что из-за поверхностного натяжения площадь мыльной плёнки стремится к минимуму. Поэтому мыльные пузыри, выдуванием которых увлекаются и дети и взрослые, имеют почти идеальную сферическую форму.
Пена состоит из множества пузырей, которые соприкасаются друг с другом. Наиболее выгодной формой мыльного пузыря в составе пены с точки зрения минимизации поверхностного натяжения оказался додекаэдр. Он напоминает угловатый шар, образованный из 12 соединённых гранями пятиугольников.
ЧТО УМЕЕТ ДЕЛАТЬ ПЕНА
Прежде всего, мыльная пена — отличное средство для очистки поверхностей от грязи. Частички грязи, содержащие жир, водой не смачиваются. А если жирные руки как следует намылить, молекулы мыла прилипнут своими гидрофобными «хвостами» к молекулам жира и образуют вокруг частичек грязи тонкую оболочку из мыльной плёнки. После этого грязь легко оторвётся от кожи и смоется водой.
Плёнка поверхностно-активного вещества обволакивает частичку грязи, и грязь легко смывается с поверхности.
А еще, все знают, что с помощью мыльной воды, можно пускать мыльные пузыри. Но немногие, вероятно, знают, что пленка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей, какие доступны невооруженному зрению. Обычные предметы сравнения, служащие в нашем языке для выражения тонкости, чрезвычайно грубы по сравнению с мыльной пленкой. “Тонкий, как волос”, “тонкий, как папиросная бумага” — означают огромную толщину рядом с толщиной стенки мыльного пузыря, которая в 5000 раз тоньше волоса и папиросной бумаги. При увеличении в 200 раз человеческий волос имеет толщину около сантиметра, разрез же мыльной пленки даже в таком увеличении еще недоступен зрению. Требуется увеличение еще в 200 раз, чтобы разрез стенки мыльного пузыря усматривался в виде тонкой линии; волос же при таком увеличении (в 40000 раз!) будет иметь свыше 2 м в толщину.
Вверху — игольное ушко, человеческий волос, бацилла и паутинная нить, увеличенные в 200 раз. Внизу — бациллы и толщина мыльной пленки, увеличенные в 40000 раз. 1 мю=0,0001 см.
Кто из нас в детстве не переводил флаконы шампуня и тонны мыла, чтобы попускать мыльные пузыри? Пузыри, конечно, надувались, но либо лопались сразу, не успев оторваться от кончика трубочки, либо всё-таки отрывались, но никуда не летели, а падали вниз и лопались, даже не успев соприкоснуться с землёй. Радости от таких пузырей было мало. Оказывается, чтобы приготовить состав для мыльных пузырей, надо знать несколько маленьких хитростей:
Самый простой способ приготовить раствор таков: на 200 гр. средства для мытья посуды (но не для посудомоечных машин) необходимо взять 600 мл. воды и 100 мл. глицерина (продаётся в любой аптеке). Всё хорошенько размешать и ваш раствор готов. Глицерин именно то средство, которое делает стенки мыльного пузыря прочнее, а сам пузырь, соответственно, более долгоживущим.
Очень интересно выдувать мыльные пузыри зимой на улице. При температуре -7 градусов пузырь может замёрзнуть. Для этого на него сверху нужно положить снежинку или аккуратно опустить пузырь на снег. Подобный трюк требует немало усилий и стараний, но он того стоит, поверьте!
Как ещё можно разнообразить процесс надувания мыльных пузырей? Возьмите плоскую тарелку диаметром 15-20 см. Налейте на неё немного раствора для пузырей, возьмите трубочку для коктейля и выдуйте большой мыльный пузырь так, чтобы он лежал на тарелке в виде полусферы. Затем аккуратно поверните трубочку, чтобы её конец отсоединился от стенки пузыря, но остался внутри. Выдуйте второй пузырь. Сколько раз вы повторите данную процедуру, столько у вас и будет пузырей по принципу "матрёшки".
З.Ы.За помощь в создании этой статьи спасибо журналу НАУКА и ЖИЗНЬ, Якову Перельману и сайту www.happy-kids.ru/
URL записиС мыльной пеной мы с вами сталкиваемся каждый день, когда моем руки, принимаем ванну, моем посуду, стираем бельё. Но задумывались ли вы, откуда эта самая пена берётся?МОЛЕКУЛА-«КЕНТАВР»
Что же такое содержится в мыле, что влияет на способность воды образовывать пену?
Давайте для начала рассмотрим, как устроена молекула мыла.
Она, подобно мифологическому Кентавру, состоит из двух частей с совершенно разными свойствами. «Голова» молекулы взята у гидрофильного вещества, то есть такого, которое любит воду. Длинный хвостик в молекуле мыла позаимствован у жира. Жиры воды «боятся» и не растворяются в ней, поэтому их называют гидрофобными.
Мыло получают из жира и щёлочи. В молекуле мыла гидрофобный (не любящий воду) «хвост», позаимствованный у жирной кислоты, состоит из длинной цепочки атомов углерода и связанных с ними атомов водорода.
Попав в воду, молекулы мыла выстраиваются на поверхности «головой» вниз, в воду, а «хвостами» — вверх, в воздух.
Когда такие молекулы попадают в воду, они выстраиваются вдоль границы, разделяющей воду и воздух таким образом, что водолюбивые «головы» погружены в воду, а водобоязливые «хвостики» торчат в воздух. Получается, что поверхность воды покрыта тончайшей мыльной плёнкой.
РОЖДЕНИЕ ПЕНЫ
Мыло называют поверхностно-активным веществом. Оно снижает поверхностное натяжение воды, то есть ослабляет силы, притягивающие молекулы поверхностного слоя друг к другу. Именно из-за высокого поверхностного натяжения чистой воды из неё не удаётся получить устойчивую пену: пузыри почти мгновенно «схлопываются» в капли. Мыло поразительным образом меняет картину: даже небольшое его количество уменьшает поверхностное натяжение почти втрое!Отдельные ячейки пены разделены двойным слоем молекул мыла, между которыми находится вода.
Когда мы встряхиваем бутылку с мыльным раствором, пузырьки воздуха как бы обволакиваются слоем молекул мыла. Мыльные пузыри поднимаются на поверхность, соприкасаются друг с другом — и вот уже образовалась пена: лёгкая, ячеистая структура из множества многогранников.
ПЕННАЯ МАТЕМАТИКА
В XIX веке изучением строения мыльной пены всерьёз увлёкся бельгийский учёный Жозеф Плато. Он первым обратил внимание на то, что в каждом ребре, разделяющем пенные многогранники, всегда сходятся три плёнки, ни больше и ни меньше. Оказалось, что сами плёнки — двойные, а рёбра между ними — это каналы, заполненные жидкостью. Пена оседает, потому что вода понемногу стекает по каналам вниз.Ж. Плато нашёл способ поставить мыльные плёнки на службу математике. Он опускал в мыльный раствор проволочные рамки различной конфигурации и наблюдал, какую форму принимает мыльная плёнка. Эти опыты способствовали развитию пространственной геометрии (стереометрии). Заметим, что из-за поверхностного натяжения площадь мыльной плёнки стремится к минимуму. Поэтому мыльные пузыри, выдуванием которых увлекаются и дети и взрослые, имеют почти идеальную сферическую форму.
Пена состоит из множества пузырей, которые соприкасаются друг с другом. Наиболее выгодной формой мыльного пузыря в составе пены с точки зрения минимизации поверхностного натяжения оказался додекаэдр. Он напоминает угловатый шар, образованный из 12 соединённых гранями пятиугольников.
ЧТО УМЕЕТ ДЕЛАТЬ ПЕНА
Прежде всего, мыльная пена — отличное средство для очистки поверхностей от грязи. Частички грязи, содержащие жир, водой не смачиваются. А если жирные руки как следует намылить, молекулы мыла прилипнут своими гидрофобными «хвостами» к молекулам жира и образуют вокруг частичек грязи тонкую оболочку из мыльной плёнки. После этого грязь легко оторвётся от кожи и смоется водой.
Плёнка поверхностно-активного вещества обволакивает частичку грязи, и грязь легко смывается с поверхности.
А еще, все знают, что с помощью мыльной воды, можно пускать мыльные пузыри. Но немногие, вероятно, знают, что пленка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей, какие доступны невооруженному зрению. Обычные предметы сравнения, служащие в нашем языке для выражения тонкости, чрезвычайно грубы по сравнению с мыльной пленкой. “Тонкий, как волос”, “тонкий, как папиросная бумага” — означают огромную толщину рядом с толщиной стенки мыльного пузыря, которая в 5000 раз тоньше волоса и папиросной бумаги. При увеличении в 200 раз человеческий волос имеет толщину около сантиметра, разрез же мыльной пленки даже в таком увеличении еще недоступен зрению. Требуется увеличение еще в 200 раз, чтобы разрез стенки мыльного пузыря усматривался в виде тонкой линии; волос же при таком увеличении (в 40000 раз!) будет иметь свыше 2 м в толщину.
Вверху — игольное ушко, человеческий волос, бацилла и паутинная нить, увеличенные в 200 раз. Внизу — бациллы и толщина мыльной пленки, увеличенные в 40000 раз. 1 мю=0,0001 см.
Кто из нас в детстве не переводил флаконы шампуня и тонны мыла, чтобы попускать мыльные пузыри? Пузыри, конечно, надувались, но либо лопались сразу, не успев оторваться от кончика трубочки, либо всё-таки отрывались, но никуда не летели, а падали вниз и лопались, даже не успев соприкоснуться с землёй. Радости от таких пузырей было мало. Оказывается, чтобы приготовить состав для мыльных пузырей, надо знать несколько маленьких хитростей:Самый простой способ приготовить раствор таков: на 200 гр. средства для мытья посуды (но не для посудомоечных машин) необходимо взять 600 мл. воды и 100 мл. глицерина (продаётся в любой аптеке). Всё хорошенько размешать и ваш раствор готов. Глицерин именно то средство, которое делает стенки мыльного пузыря прочнее, а сам пузырь, соответственно, более долгоживущим.
Очень интересно выдувать мыльные пузыри зимой на улице. При температуре -7 градусов пузырь может замёрзнуть. Для этого на него сверху нужно положить снежинку или аккуратно опустить пузырь на снег. Подобный трюк требует немало усилий и стараний, но он того стоит, поверьте!
Как ещё можно разнообразить процесс надувания мыльных пузырей? Возьмите плоскую тарелку диаметром 15-20 см. Налейте на неё немного раствора для пузырей, возьмите трубочку для коктейля и выдуйте большой мыльный пузырь так, чтобы он лежал на тарелке в виде полусферы. Затем аккуратно поверните трубочку, чтобы её конец отсоединился от стенки пузыря, но остался внутри. Выдуйте второй пузырь. Сколько раз вы повторите данную процедуру, столько у вас и будет пузырей по принципу "матрёшки".
З.Ы.За помощь в создании этой статьи спасибо журналу НАУКА и ЖИЗНЬ, Якову Перельману и сайту www.happy-kids.ru/