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泡沫洗手液的泡沫是如何產(chǎn)生的?泡泡的產(chǎn)生離不開(kāi)表面活性劑
來(lái)源:數(shù)字北京科學(xué)中心微信公眾號(hào) 瀏覽 808 次 發(fā)布時(shí)間:2022-09-26
生活中,洗衣液、沐浴露、洗頭膏都是我們?nèi)粘G鍧嵥栉锲?。它們的種類(lèi)各異,有的雙手摩擦就可以產(chǎn)生豐富的泡沫,有的則是無(wú)泡的類(lèi)型。人們?cè)谶x擇有泡和無(wú)泡類(lèi)型上也各有偏好,對(duì)廣大泡沫黨而言,豐富且細(xì)膩的泡沫就是“洗得干凈”的代名詞。但你知道嗎,小小泡沫的背后,也藏著不少科學(xué)小秘密哦。
泡沫是如何產(chǎn)生的?
泡沫從定義上來(lái)說(shuō)是由不溶性氣體分散在液體或熔融固體中所形成的分散物系。泡沫在日常生活中普遍存在。例如:搖晃礦泉水瓶,水面可能會(huì)出現(xiàn)稍縱即逝的泡沫;若是再往這個(gè)瓶子里添加一些肥皂水,那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)相比于之前很快破滅的“水泡沫”,裝有肥皂水的瓶子中產(chǎn)生的泡沫持續(xù)的時(shí)間更長(zhǎng),也不容易破,不少人的童年樂(lè)趣“吹泡泡”也是如此。
這兩種泡泡之所以在“壽命”上存在差異,是“排水效應(yīng)”不同的體現(xiàn)。我們都知道,由于引力作用,水會(huì)往低處流,因此泡沫外層的水也會(huì)很自然地往下流,然而由于肥皂水中存在的一些物質(zhì)可以對(duì)抗排水效應(yīng),從而使肥皂水的泡沫可以長(zhǎng)時(shí)間存在。
肥皂水中可以對(duì)抗排水效應(yīng)的神秘物質(zhì)就是大名鼎鼎的表面活性劑,它有一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿?hào)——工業(yè)味精。它的種類(lèi)豐富,有超過(guò)一萬(wàn)種。殺蟲(chóng)劑、農(nóng)藥以及洗衣粉、肥皂、洗發(fā)水中都有它的身影,在食品工業(yè)中也往往需要它。因此曾有人說(shuō):“如果沒(méi)有表面活性劑,有90%的化學(xué)工作者將會(huì)失業(yè)?!?
從構(gòu)成來(lái)講,表面活性劑分子具有典型的兩端結(jié)構(gòu):一端是親水而憎油的基團(tuán),該基團(tuán)易溶于水,被稱(chēng)為親水基;另一端是親油而憎水的基團(tuán),該基團(tuán)不溶于水而易溶于油,被稱(chēng)為憎水基。這樣的兩端結(jié)構(gòu)使表面活性劑具有了清潔功能。表面活性劑的親水基與水的相互作用更強(qiáng),會(huì)形成親水外層,而憎水基則與水相互排斥,因此表面活性劑分子會(huì)在水中定向排列。
如此排列的妙處在于,削弱了水分子之間的引力,降低了水的表面張力。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這樣既可以讓衣服快速且充分地濕潤(rùn),同時(shí)促使污漬分散乳化,從衣服表面脫落下來(lái)。
當(dāng)表面活性劑在水表面排滿后,水的表面張力就降到了最低,其他表面活性劑分子就進(jìn)入溶液,形成膠束。膠束是排列有序的無(wú)數(shù)個(gè)表面活性劑分子,呈球狀或棒狀的聚集,親水基團(tuán)朝外,親油基團(tuán)朝里。
在形成泡泡的過(guò)程中,表面活性劑作為起泡劑和穩(wěn)泡劑而起作用。將起泡劑加入水溶液中,其親水基與水分子強(qiáng)烈地互相吸引,朝向水層;而憎水基處于空氣中或氣泡內(nèi),在界面層或表面上的定向排列,從而降低界面張力或表面張力。起泡劑有利于形成分布均勻且孔徑適中的小氣泡,并保證氣泡上升形成泡沫層。
氣泡容易破裂怎么辦?這時(shí)就需要穩(wěn)泡劑了。穩(wěn)泡劑與泡沫有較強(qiáng)的親和力,可有效地吸附在已形成泡沫的表面,從而將泡沫有效包裹,使得已形成的泡沫更為穩(wěn)定,減少了氣泡兼并和破裂現(xiàn)象。穩(wěn)泡劑的使用,也讓氣泡的分布更為均一且細(xì)小,起泡高度較高。
如何產(chǎn)生更多的泡泡?
小時(shí)候我們吹泡泡常常會(huì)使用一種帶有閉合圓圈的工具,其作用是將液體在其中的空間上鋪展成薄膜,便于人們向薄膜中吹入空氣,使其拉伸。再依靠液體表面的張力,讓被拉伸的薄膜自發(fā)收緊閉合,形成氣泡。舉一反三,為了在吹泡泡時(shí),產(chǎn)生更多的氣泡,提高空氣和液體混合的效率,人們采用了最為直接的辦法,即增加圓圈的數(shù)量。越多閉合圓圈,就可以產(chǎn)生越多的泡泡。
還有我們洗澡時(shí)用的浴花,洗臉用的海綿,它們密布的網(wǎng)狀或多孔結(jié)構(gòu),也起到了同樣的作用,有利于液體和空氣的充分混合,從而形成細(xì)膩的泡沫。起泡瓶也是如此,它可以將空氣和液體快速混合,若是我們打開(kāi)起泡瓶的手壓泵頭,會(huì)發(fā)現(xiàn)秘訣同樣是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)——篩網(wǎng)。
近年來(lái),泡沫泵頭的利用度很高,在其咽喉處的膨大氣室是產(chǎn)生泡沫的關(guān)鍵。在第一次按壓后松開(kāi)時(shí),在泵頭上部形成低壓,空氣進(jìn)入氣室中,液體也被帶到泵頭上部。第二次按壓時(shí),氣室的氣壓增大,液體與空氣進(jìn)入位于管道上的篩網(wǎng),這樣就會(huì)吹出泡泡。篩網(wǎng)越小,吹出的泡泡越小,泡沫越細(xì)膩。
說(shuō)到這里,你是否明白了和泡泡相關(guān)的這些知識(shí)呢?原來(lái),泡泡的產(chǎn)生離不開(kāi)表面活性劑;原來(lái),產(chǎn)生更多泡泡的秘訣是網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。