BOLLE DI SAPONE

La superficie di ogni liquido puo' essere considerata come una membrana elastica che tende a portare verso l'interno del liquido le molecole superficiali. Infatti queste ultime vengono attratte dalle molecole vicine, esterne al liquido (molecole dell'aria e del vapore) ed interne al liquido stesso. Sono quindi soggette a forze la cui risultante punta verso l'interno del liquido, come suggerisce la prossima figura. L'intensita' di queste forze e' determinata da vari fattori, quali la densita' delle molecole del liquido e dell'aeriforme sovrastante, l'intensita' della interazione fra due molecole attigue e dunque il tipo di molecole coinvolte, oltre alla loro distanza.
Questa forza alla superficie (detta anche tensione superficiale) da' orgine ad una energia di tipo elastico che fa evolvere il sistema verso uno stato a minore contenuto energetico (come succede per ogn sistema lasciato indisturbato): nel caso di una superficie liquida cio' significa ridurre il piu' possibile l'area della superficie, quindi e' per questo che una bolla di sapone assume forma sferica. Infatti la'rea della sfera e' minima a parita' di volume contenuto.
Nel caso di lamine saponose, esse assumono configurazioni diverse, dipendenti dalla forma del supporto sul quale si formano, ma sempre tali da rispettare questo principio di minimo. Immergendo i telai nella soluzione si fanno le seguenti osservazioni:

a) Telaio tetraedrico: si formano 4 lamine triangolari con vertice comune.

b) Telaio cubico: si formano 4 triangoli, 8 trapezi ed un quadro centrale.

In entrambi i casi la soma delle superfici saponose e' minore della superficie del tetraedro e del cubo rispettivamente. Il sapone (o un altro tensioattivo) disciolto nell'acqua e' necessario per ridurre la tensione superficiale dell'acqua. Le molecole del tensioattivo sono usualmente costituite da una catena idrocarburica apolare che termina con un gruppo ossigenato, polare: queste lunghe molecole si dispongono sulla superficie dell'acqua con l'estremita' apolare all'esterno del mezzo (vedi fig. sotto)

L'aggiunta del sapone produce due effetti. A) Il tensioattivo tende a limitare lo spessore della lamina a due molecole di sapone aderenti coda a coda. B) Il tensioattivo tende a stabilizzare la lamina: ogni perturbazione della superficie viene contrastata da una forza dovuta alla maggiore tensione superficiale che si viene a creare. Infatti se si "stira" la superficie si creano zone con minore densita'di molecole di sapone, quindi la tensione superficiale aumenta localmente (vedi fig. sotto)

La bolla "scoppia" perche' parte dell'acqua evapora, riducendo lo spessore della lamina fino a farlo diventare insufficiente per la sua esistenza. La vita della bolla e' inoltre ridotta dalla forza peso che tende a far scendere il liquido verso il basso, assotigliandone quindi la parte superiore.

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