Больше пены
Мыло душистое, полотенце пушистое и многие другие радости жизни нам подарили поверхностно-активные вещества, или, как их более кратко называют, — ПАВы. Молекулы ПАВ обычно рисуют в виде шарика с длинным хвостиком, напоминающего не то головастика, не то змею или ещё какой головохвостый организм. Так химики пытаются изобразить химическую «двуличность» этих молекул: что «любит» голова, то «не нравится» хвосту и наоборот. Например, это касается взаимоотношений ПАВ и воды: если голова по своим свойствам гидрофильна (то есть любит воду) и не прочь тесно пообщаться с молекулами H2О, то гидрофобный (то есть боящийся воды) хвост, как и следует из его характеристики, стремится от этой воды где-нибудь спрятаться, чтобы «не промокнуть». А поскольку голова и хвост не могут друг от друга оторваться, то у молекул ПАВ появляется одно интересное свойство — самоорганизация.
Молекулы ПАВ распределяются в объёме раствора не просто так, а чтобы по максимуму удовлетворить противоречивые химические потребности своих частей, собираются вместе, чтобы их водобоязненные хвосты оказались как бы внутри «водозащитной» сферы из гидрофильных голов, — получается своего рода шарик, состоящий из сотен и тысяч молекул. И такой шарик будет весьма неплохо «плавать» в толще раствора. Но есть ещё один способ сделать так, чтобы и волки были сыты и овцы остались целы — если молекулы ПАВ «всплывут» к поверхности воды и выставят наружу свои хвосты, оставив головы в воде. Как не сложно догадаться, корни названия «поверхностно-активные» отражают именно эту особенность поведения молекул ПАВ. А ещё они могут менять физические свойства жидкости, что оказывается полезным, если вы захотите принять ванну с пеной.
Пена — это много-много тесно расположенных друг к другу пузырьков с поверхностью из жидкости, внутри которых находится воздух. Из чистой воды устойчивую пену сделать не получится — даже образовавшийся ненадолго пузырь очень быстро лопнет. Вину за это делят между собой три фактора: высокое поверхностное натяжение воды, стремящееся сжать любую форму в шар, испарение с поверхности, за счёт чего и без того тонкие стенки пузыря стремительно истончаются, и низкая вязкость жидкости, из-за которой она быстро течёт и не может остановиться в своём прекрасном пенном мгновении. Со всем этим борются молекулы ПАВ. Расположившись на границе жидкость-воздух, они понижают поверхностное натяжение жидкости, позволяя ей «растягиваться» и не лопаться раньше времени. Они замедляют испарение молекул воды с поверхности пузыря, а чуть более высокая вязкость замедляет «старение» в принципе неустойчивой пены. В результате, добавив в ванну немного специального мыла и включив кран с водой, можно за несколько минут создать впечатляющее пенное «одеяло» на поверхности, под которым и вода медленнее остынет, и пара в комнате будет не так много, поскольку пена испаряет хуже, чем чистая вода. Про