Seifenblasen Bild 8: Seifenblasen 1
Hintergrund:Eigenschaften von Seifenlösungen Beim Lösen von Seife in Wasser verteilen sich die Seifenanionen
nicht gleichmäßig in der Lösung, sondern bilden an der Oberfläche zunächst eine
monomolekulare Seifenschicht aus. Dieser Zustand ist für die Seifenanionen
energetisch am günstigsten. Micellbildung Bei einer geringen Konzentration an Seifenanionen reichern sich diese an der Wasseroberfläche an. Bei zunehmender Konzentration wird diese Grenzfläche vollständig mit einer Schicht von Seifenanionen bedeckt (monomolekulare Seifenschicht). Beim Lösen weiterer Seife liegen dann auch Seifenanionen im Inneren der Lösung vor. Der hydrophobe Teil des Seifenanions versucht dabei, sich der Wechselwirkung mit dem Wasser möglichst zu entziehen und es kommt zur Ausbildung von Micellen. Micellen sind Teilchenverbände unterschiedlicher Form, die sich aus 50 bis 1000 Seifenanionen bilden. Innerhalb der Micelle ordnen sich die Seifenanionen so an, dass die hydrophoben Gruppen in das Innere der Micelle weisen und durch Van-der-Waals-Kräfte stabilisiert werden. Die hydrophilen Gruppen sind den Wassermolekülen in der Lösung zugewandt (siehe Abb.1). Die Seifenmoleküle in den Micellen stehen mit den monomolekular gelösten einzelnen Seifenmolekülen in der Lösung und an der Oberfläche in einem dynamischen Gleichgewicht, d.h. ständig gelangen Seifenanionen in die Micellen, treten aus Micellen aus, gelangen an die Oberfläche oder verlassen die monomolekulare Seifenschicht der Oberfläche. Dadurch verändern sich ständig Größe und Form der Micellen. Der Beginn der Micellbildung wird als kritische Micellbildungskonzentration bezeichnet. Da die Micellbildung genau bei der Seifenkonzentration einsetzt, bei der die Oberfläche weitgehend belegt ist, ändert eine weitere Seifenzugabe die Oberflächenspannung der Flüssigkeit nicht mehr. Schaumbildung und Waschwirkung treten erst auf, wenn die kritische Micellbildungskonzentration überschritten wird.
Da Micellen relativ große Teilchenassoziate sind, verhalten sich Tensidlösungen wie kolloidale Lösungen. Deshalb kommt es beim Durchgang eines starken Lichtstrahls durch eine Tensidlösung zu einer Lichtstreuung (Tyndall-Effekt). Schaumbildung Seifenlösungen ermöglichen eine Schaumbildung. Unter Schaum versteht man eine Dispersion von Gas in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff. Beim Waschen ist der Schaum eine Dispersion von Luft in Wasser. Schaumblasen entstehen durch Bewegung der Seifenlösung (mechanische Bewegung, Lufteinblasen). Luftbläschen werden von Seifenmolekülen so umschlossen, dass deren hydrophobe Molekülteile in den Luftinnenraum gerichtet sind. Verlässt die Blase die Lösung, muss sie durch die mit Seifenmolekülen belegte Wasseroberfläche steigen. Dadurch wird eine zweite Seifenmolekülschicht adsorbiert, deren hydrophobe Molekülteile nach außen in die umgebende Luft gerichtet sind. Die entstandene Seifendoppelschicht wird als Schaumlamelle bezeichnet. [1]
Der Überdruck in einer Seifenblase und die regelmäßige Anordnung der Tensidmoleküle sorgen für eine gewisse Stabilität. Doch unterliegen die Seifenhülle und die eingeschlossene Luft in der Seifenblase der Schwerkraft. Aus diesem Grund fließt der Wasserfilm, der sich ja zwischen den Tensidschichten befindet, nach unten. Dadurch wird die Seifenblasenhülle an der Oberseite dünner und dünner, bis die Tensidmoleküle mit ihrem gleich geladenen Ende aufeinander treffen und elektrostatische Abstoßungskräfte auf sie wirken. So zerplatzen Seifenblasen nach recht kurzer Zeit im freien Fall (siehe Abb.2). Beim Berühren von Seifenblasen platzen diese, da an der Kontaktstelle die Tensidmoleküle verdrängt werden. Die Konzentration der Tensidmoleküle nimmt an dieser Stelle somit ab, was zu einer Vergrößerung der Oberflächenspannung führt. Dies versuchen die Kräfte in der Blase auszugleichen, d.h., es findet an der durch die Berührung gestörten Stelle der Oberfläche der Seifenblase eine Kontraktion statt. Die Seifenblase zerplatzt, wenn die "Rückschnellkraft" im Vergleich zum Kräftegleichgewicht innerhalb der Seifenblase zu groß ist. [2] Bildinformation:Bild 8 zeigt Seifenblasen vor einem schwarzen
Hintergrund in 5facher Vergrößerung. Verwendung: Quellen:
Links:http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/boc/seife/index, Stand 18.01.10 © Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de, Stand: 03.07.12 |
