Todos nós já brincamos
com bolhas de sabão. E
elas nos acompanham por
toda a vida: escovando os
dentes, no banho, lavando
o automóvel, no colarinho
da cerveja...
O que são sabões ou
detergentes
Os sabões são formados a partir
de ácidos graxos extraídos de
gorduras animais ou vegetais e
saponificados pela soda
caustica (NaOH) ou pela
potassa caustica (KOH)
formando o sal correspondente.
Estas moléculas são também
chamadas de surfactantes
(surface active agents) e
possuem duas regiões
distintas: uma parte polar
chamada de cabeça e uma
parte apolar formada por
hidrocarbonetos, chamada de
cauda.
Quando em meio aquoso,
estas moléculas interagem
tanto com a água que é polar
e com o ar ou gorduras que
são apolares.
Os detergentes mais comuns
são formados por moléculas
de ácido sulfônico que
reagindo com a soda caustica
forma o sulfonato de sódio.
A bolha é um filme fino de
líquido circundado por gás (ar)
por todos os lados. Este filme
fino, ou no caso de bolhas de
sabão, este filme de sabão tem
propriedades elásticas, ele
pode ser esticado ou
comprimido. O filme de sabão
é composto por moléculas de
sabão e água.
Da mesma forma que os
filmes são formados também
são formadas as bolhas.
Neste caso teremos duas
camadas de moléculas
formando o filme esférico
com uma camada de água
no seu interior.
As partes apolares das moléculas
estarão direcionadas para o ar e a
parte polar das moléculas
direcionadas para a água,
formando um filme líquido, cuja
espessura depende do volume de
água preza no meio das duas
camadas e do tamanho da
molécula do surfactante.
Quando a bolha é formada uma
certa quantidade de água fica
preza no interior do filme dando
estabilidade ao mesmo.
Se observarmos uma bolha
num dia ensolarado ou
mediante uma luz adequada
veremos que haverá mudanças
de cor em sua superfície,
similar as cores do arco-íris.
Esta variação de cores ocorre
devido a reflexão da luz em sua
superfície, conforme a
espessura do filme mais ou
menos cores serão refletidas ao
mesmo tempo passando da cor
branca, onde todas as cores são
refletidas, até a pequenos
pontos escuros onde não há
reflexão alguma.
Estes pontos escuros são
locais onde a espessura do
filme é menor do que um
comprimento de onda da luz
visível portanto não há
reflexão e portanto temos a
ausência da cor.
Usando este princípio é
possível portanto medir a
espessura do filme formado,
conhecendo o comprimento
de onda da luz incidente.
Como se organizam em água
Naturalmente, se colocarmos
moléculas desta natureza na água,
podemos imaginar que elas se
sentirão mais "confortáveis" se
ficarem na superfície de maneira a
satisfazer as suas características da
seguinte forma; uma parte imersa
em contato com a água e outra parte
direcionada para o ar.
Deste modo, teremos
preferencialmente a formação
de uma camada superficial de
moléculas colocadas em fila
única até cobrir toda a
superfície do recipiente.
Se a mistura for agitada ou se
borbulharmos gás (ar) nesta
mistura, bolhas serão
formadas na superfície a
partir da organização
molecular na forma de filmes
finos.
A espuma é formada por um
conjunto de bolhas, umas
próximas das outras,
formando um imenso tapete
superficial.
Pelo fato de estarem grudadas
umas as outras a sua forma
física não é esférica e sim de
um poliedro de faces planas.
A junção entre as bolhas
forma um capilar por onde
o líquido pode escorrer até
formar um sistema estável
ou colapsar.
Sobre um copo de cerveja
A espuma tem a função de
isolante, ou seja manter o
líquido gelado e de evitar a
sua oxidação por contato
do líquido com o oxigênio
do ar; desta forma a
cerveja não perde sua
qualidade ao ser
consumida.
A espuma também é muito
utilizada em extintores de
incêndio. Neste caso as
bolhas deverão ser formadas
por dióxido de carbono (CO2),
que evita a propagação do
fogo por falta de oxigênio.
Através de um
suporte
adequado é
possível criar
grandes filmes
de sabão ou
detergentes ou
fazer grandes
bolhas.
Desta forma é possível
demonstrar várias
propriedades destes filmes
como mudanças de cor,
tensão superficial,
estabilidade, etc. através das
mudanças de cor pode-se
medir a espessura do filme e
prever quando o filme vai
colapsar.
Como fazer ? Como vimos até
aqui, podemos estudar a
tensão superficial
simplesmente observando as
bolhas de sabão. Que tal você
mesmo fazer algumas bolhas?
Você vai precisar de glicerina.
Faça uma mistura 1:1 (em
volume) de glicerina e água.
Adicione 5% de uma solução de
surfactante (como o detergende
de cozinha). Esta será a sua
mistura para bolhas. Agora, com
arames, construa várias figuras
geométricas, em duas e três
dimensões (como, por exemplo,
a estrutura tetraédrica do
carbono sp3). Depois, mergulhe
estes arames na solução.
Observe como que os filmes
formados sempre são a
configurações que requerem
a menor superfície. Para
obter bolhas, sopre estes
filmes.