Warum erzeugt schäumendes Handdesinfektionsmittel schon beim einmaligen Drücken Schaum?

Waschmittel, Duschgel und Shampoo sind alles Dinge, die wir im Leben für die tägliche Reinigung benötigen. Es gibt verschiedene Arten. Manche erzeugen durch Reiben der Hände einen reichhaltigen Schaum, andere sind nicht schäumend. Auch bei der Wahl zwischen schäumenden und nicht schäumenden Sorten hat jeder seine eigenen Vorlieben. Reichhaltiger und zarter Schaum ist für die meisten Schaumliebhaber gleichbedeutend mit „sauberer Wäsche“. Aber wussten Sie, dass sich hinter den winzigen Bläschen viele wissenschaftliche Geheimnisse verbergen?

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Wie entstehen Blasen?

****Schaum ist definiert als ein Dispersionssystem, das aus einem unlöslichen Gas besteht, das in einer Flüssigkeit oder einem geschmolzenen Feststoff dispergiert ist . Blasen sind in unserem täglichen Leben allgegenwärtig. Beispiel: Schütteln Sie eine Mineralwasserflasche, und es können flüchtige Blasen auf der Wasseroberfläche erscheinen. Wenn Sie etwas Seifenwasser in die Flasche geben, werden Sie feststellen, dass die in der Flasche mit Seifenwasser erzeugten Blasen im Vergleich zu den „Wasserblasen“, die vorher schnell platzten, länger halten und nicht so leicht platzen. Dasselbe gilt für den Kindheitsspaß vieler Menschen, „Seifenblasen zu machen“.

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Der Unterschied in der „Lebensdauer“ dieser beiden Blasenarten ist Ausdruck der unterschiedlichen „Drainageeffekte“. Wir alle wissen, dass Wasser aufgrund der Schwerkraft in tiefer gelegene Bereiche fließt, sodass das Wasser auf der äußeren Schaumschicht natürlich nach unten fließt. Aufgrund einiger Substanzen in der Seifenlauge, die die Drainagewirkung beeinträchtigen können, kann der Schaum der Seifenlauge jedoch lange bestehen bleiben.

Die mysteriöse Substanz im Seifenwasser, die den Drainageeffekt zunichte machen kann, ist das berühmte Tensid mit dem klangvollen Namen „industrielles MSG“. Es ist reich an Arten und umfasst mehr als zehntausend Arten. Es ist in Insektiziden, Pestiziden, Waschmitteln, Seifen und Shampoos enthalten und wird häufig in der Lebensmittelindustrie benötigt. Deshalb sagte einmal jemand: „Ohne Tenside wären 90 % der Chemiearbeiter arbeitslos.“

Tensidmoleküle weisen von ihrer Zusammensetzung her eine typische zweiterminale Struktur auf: Ein Ende ist eine hydrophile und lipophobe Gruppe, die leicht in Wasser löslich ist und als hydrophile Gruppe bezeichnet wird; Das andere Ende ist eine lipophile und hydrophobe Gruppe, die in Wasser unlöslich, in Öl jedoch leicht löslich ist und als hydrophobe Gruppe bezeichnet wird. Diese zweipolige Struktur verleiht dem Tensid eine Reinigungsfunktion. Die hydrophile Gruppe des Tensids interagiert stärker mit Wasser und bildet eine hydrophile Außenschicht, während die hydrophobe Gruppe Wasser abweist, sodass die Tensidmoleküle im Wasser ausgerichtet sind.

Grün ist hydrophil und Gelb ist hydrophob

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Das Schöne an dieser Anordnung ist, dass sie die Anziehung zwischen Wassermolekülen schwächt und die Oberflächenspannung des Wassers verringert. Einfach ausgedrückt kann dies nicht nur dazu führen, dass die Kleidung schnell und gründlich nass wird, sondern auch dazu, dass Flecken verteilt und emulgiert werden und von der Oberfläche der Kleidung abfallen.

Wenn das Tensid die Wasseroberfläche füllt, sinkt die Oberflächenspannung des Wassers auf den niedrigsten Wert und andere Tensidmoleküle gelangen in die Lösung und bilden Mizellen. Mizellen sind zahlreiche Tensidmoleküle, die in geordneter Weise in Form von Kugeln oder Stäbchen angeordnet sind, wobei die hydrophilen Gruppen nach außen und die lipophilen Gruppen nach innen zeigen.

Anordnung von Tensiden im Wasser

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Tenside wirken bei der Blasenbildung als Schaumbildner und Schaumstabilisatoren. Wenn das Schaummittel der wässrigen Lösung hinzugefügt wird, ziehen sich seine hydrophilen Gruppen und Wassermoleküle stark an und bewegen sich in Richtung der Wasserschicht. während sich die hydrophoben Gruppen in der Luft oder in den Blasen befinden und in der Grenzflächenschicht oder auf der Oberfläche ausgerichtet sind, wodurch die Grenzflächenspannung oder Oberflächenspannung verringert wird. Das Schaummittel fördert die Bildung kleiner, gleichmäßig verteilter Bläschen mit mäßiger Porengröße und sorgt dafür, dass die Bläschen aufsteigen und eine Schaumschicht bilden.

Schematische Darstellung der Adsorption von Schaummittel an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche

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Was soll ich tun, wenn die Blasen leicht platzen? Zu diesem Zeitpunkt wird ein Schaumstabilisator benötigt. Der Schaumstabilisator hat eine starke Affinität zum Schaum und kann effektiv an der Oberfläche des gebildeten Schaums adsorbiert werden, wodurch der Schaum effektiv umhüllt wird, der gebildete Schaum stabiler wird und das Phänomen der Blasenverschmelzung und des Blasenplatzens verringert wird. Durch den Einsatz von Schaumstabilisatoren wird zudem die Blasenverteilung gleichmäßiger und feiner und die Schaumhöhe höher.

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Wie erzeugt man mehr Blasen?

Als Kinder haben wir oft ein Werkzeug mit einem geschlossenen Kreis verwendet, um Seifenblasen zu machen. Seine Funktion bestand darin, die Flüssigkeit in einem dünnen Film über den Raum darin zu verteilen, sodass es einfacher war, Luft in den Film zu blasen und ihn zu dehnen. Aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit zieht sich der gedehnte Film dann spontan zusammen und schließt sich, wobei Blasen entstehen. Um beim Blasen von Seifenblasen mehr Blasen zu erzeugen und die Effizienz der Vermischung von Luft und Flüssigkeit zu verbessern, haben die Menschen analog dazu die direkteste Methode gewählt, nämlich die Anzahl der Kreise zu erhöhen. Je mehr geschlossene Kreise Sie machen, desto mehr Blasen können Sie erzeugen.

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Es gibt auch Badeschäume und Gesichtsschwämme, die wir beim Baden verwenden. Die gleiche Rolle spielt auch ihre dichte Netz- oder Porenstruktur, die die vollständige Vermischung von Flüssigkeit und Luft zur Bildung eines zarten Schaums begünstigt. Gleiches gilt für die Schaumflasche, die Luft und Flüssigkeit schnell mischen kann. Wenn wir den handbetätigten Pumpkopf der Schaumflasche öffnen, stellen wir fest, dass das Geheimnis ebenfalls in der Netzstruktur – dem Sieb – liegt.

In den letzten Jahren wurden Schaumpumpenköpfe häufig verwendet, und die Expansionskammer an ihrer Öffnung ist der Schlüssel zur Schaumerzeugung. Wenn Sie nach dem ersten Drücken den Druck ablassen, bildet sich oben am Pumpenkopf ein Unterdruck, Luft gelangt in die Luftkammer und die Flüssigkeit wird ebenfalls an die Oberseite des Pumpenkopfes befördert. Wenn Sie ein zweites Mal drücken, erhöht sich der Luftdruck in der Luftkammer und die Flüssigkeit und die Luft gelangen in das Sieb auf dem Rohr, wodurch Blasen entstehen. Je kleiner das Sieb, desto kleiner sind die ausgeblasenen Blasen und desto feiner ist der Schaum.

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Verstehen Sie, was es mit Blasen auf sich hat? Es stellt sich heraus, dass die Blasenbildung untrennbar mit Tensiden verbunden ist. Es stellt sich heraus, dass das Geheimnis zur Erzeugung weiterer Blasen die Netzwerkstruktur ist.