Baloncukların Arkasındaki Bilim Nedir?

Kabarcıklar güzel, eğlenceli ve büyüleyici, ama ne olduklarını ve nasıl çalıştıklarını biliyor musunuz? Baloncukların arkasındaki bilime bakın.

Bir kabarcık, sabunlu sudan oluşan ince bir filmdir. Çoğu kabarcıklar hava ile dolu olduğunu görürsünüz, ancak karbon dioksit gibi diğer gazları kullanarak bir kabarcık yapabilirsiniz. Baloncuğu yapan filmin üç katmanı vardır. İki kat sabun molekülü arasında ince bir su tabakası bulunur. Her sabun molekülü, polar (hidrofilik) kafası suya bakacak şekilde yönlendirilirken, hidrofobik hidrokarbon kuyruğu su tabakasından uzağa uzanır. Bir baloncuğun başlangıçta şekli ne olursa olsun, bir küre olmaya çalışacaktır. Küre, yapının yüzey alanını en aza indiren ve bu da onu elde etmek için en az enerji gerektiren şekil yapan şekildir.

Kabarcıklar yığıldığında küre kalır mı? Hayır. İki baloncuk birleştiğinde, yüzey alanlarını en aza indirmek için duvarları birleştireceklerdir. Aynı boyuttaki kabarcıklar buluşursa, onları ayıran duvar düz olacaktır. Farklı boyutlardaki kabarcıklar buluşursa, daha küçük kabarcık büyük baloncuğa doğru şişer. Kabarcıklar, 120 derecelik bir açıyla duvarlar oluşturmak için birleşir. Yeterli baloncuk oluşursa, hücreler altıgenler oluşturur. Bu yapıyı gözlemleyerek görebilirsiniz:

Rağmen sabun köpüğü geleneksel olarak (tahmin edersiniz) sabuntan yapılır, çoğu kabarcık çözeltisi sudaki deterjandan oluşur. Gliserin genellikle bir bileşen olarak eklenir. Deterjanlar sabunla aynı şekilde kabarcıklar oluşturur, ancak deterjanlar musluk suyunda bile sabun köpüğü oluşumunu önleyebilecek iyonlar içeren kabarcıklar oluşturur. Sabun, kalsiyum ve magnezyum iyonları ile reaksiyona giren bir karboksilat grubu içerirken, deterjanlar bu fonksiyonel gruptan yoksundur. Gliserin, C₃'H₅(OH)₃, daha zayıf oluşturarak bir balonun ömrünü uzatır hidrojen bağları su ile, buharlaşmasını yavaşlatır.