Почему мыльные пузыри сделаны из мыла?

Мыла представляют собой поверхностно-активные химические вещества или поверхностно-активные вещества . Причина, по которой они стабилизируют пену, заключается в том, что они предотвращают разрушение водяных пленок.

Рассмотрим тонкую пленку чистой воды:

Любая жидкая пленка подвержена неустойчивости Рэлея , и если две поверхности пленки соприкасаются, они сливаются, и образуется пора. Как только пора образуется, поверхностное натяжение заставит пору расшириться, и пленка схлопнется, т.е. пузырь лопнет.

Молекулы мыла имеют один конец, представляющий собой алкильную цепь и нерастворимый в воде, и один конец, представляющий собой карбоксилатный ион и растворимый в воде. В результате они адсорбируются на границе раздела воздух-вода с торчащей в воздух алкильной цепью и карбоксилатной группой в воде:

В результате поверхность раздела воздух-вода становится отрицательно заряженной, и в пленке мыла/воды две поверхности теперь электростатически отталкиваются друг от друга. Пленка по-прежнему подвержена неустойчивости Рэлея, но поверхности не могут сливаться из-за электростатического отталкивания. Это означает, что пора не может образоваться, поэтому пузырь не может лопнуть.

Важно понимать, что эта стабилизация является кинетическим эффектом. Мыло уменьшает поверхностное натяжение, но поверхностная энергия все еще больше нуля, поэтому пузырьки уменьшили бы площадь своей поверхности, если бы могли. Пузырьки устойчивы только потому, что адсорбированные молекулы мыла препятствуют сближению и слиянию поверхностей воды и воздуха.