الكيمياء اليومية: علم الفقاعات

ترجمة: منار أياسو، الكيمياء العربي

الفقاعات جميلة، ممتعة ومثيرة، ولكن هل تعلم ماهيتها وكيف تعمل؟ إليك هذه اللمحة عن الرؤية العلمية للفقاعات.

 ما هي الفقاعة؟

الفقاعة غلاف رقيق من الماء الممزوج بالصابون.  إن الفقاعة التي تراها مملوءة بالهواء، لكن يمكنك صُنع فقاعة باستخدام غازات أخرى مثل غاز ثنائي أوكسيد الكربون. الغلاف الذي يشكل الفقاعة مؤلف من ثلاث طبقات، طبقة رقيقة من الماء محصورة بين طبقتين من جزيئات الصابون. كل جزيئة صابون تأخذ منحى بحيث رأسها القطبي المحب للماء (الهيدروفيلي) ينجذب للماء، بينما ذيلها الهيدروكربونية الكارهة للماء تمتد بعيداً عن طبقة الماء. مهما كان الشكل الذي تأخذه الفقاعة عند بداية تكونها، ستأخذ في نهاية المطاف الشكل الكروي. الكرة هي الشكل الذي يقلل مساحة سطح هيكلية الجزيئات الأمر الذي يجعلها تتطلب أقل كمية من الطاقة لتحقيقها.

ماذا يحدث عندما تجتمع الفقاعات؟

عندما تتكدس الفقاعة مع بعضها البعض، هل تبقى على شكل كريات؟ الإجابة لا،عندما تتحد فقاعتين تعملان على دمج جداريهما لتصبح مساحة سطحهما الكلي أقل ما يمكن. في حال امتلكت الفقاعة حجوماً متساوية، سيكون الجدار الفاصل بينهما مسطح. أما إذا كانت الفقاعة مختلفة الحجوم في هذه الحالة الفقاعة الصغيرة ستنتفخ داخل الفقاعة الكبيرة. تجتمع الفقاعات وتشكل جدران الزاوية بين هذه الجدران 120درجة. إذا اجتمعت كمية معتبرة من الفقاعة ستكون الخلايا على شكل مسدسات. يمكنك ملاحظة هذا الهيكل من خلال صنع طبعة من هذه الفقاعات أو من خلال نفخ الفقاعات بين صحنين مسطحين.

محلول الفقاعات:

تصنع فقاعة الصابون عادة من الصابون، وتتكون معظم المحاليل المشكلة للفقاعة من ماء ومنظفات. يضاف الغليسيرين غالباً كعنصر مستقل. المنظفات تشكل الفقاعات بكثرة بنفس الطريقة التي يشكلها الصابون. ولكن المنظفات تكون الفقاعة حتى بمياه الصنبور التي تحتوي على أيونات قد تمنع هذه الفقاعات من التشكل. يحتوي الصابون مجموعة الكربوكسيل التي تتفاعل مع أيونات الكالسيوم والمغنيزيوم، بينما تفتقر المنظفات لهذه المجموعة الوظيفية. الغليسيرين C₃H₅(OH)₃يعمل على إطالة عمر الفقاعة من خلال تشكيل روابط هيدروجينية ضعيفة مع الماء تبطئ من عملية تبخره.

المصدر:

How Do Bubbles Work?. (n.d.). About. Retrieved September 9, 2014, from http://chemistry.about.com/od/bubbles/a/bubblescience.htm