Química Integral

Todos nós já brincamos com bolhas de sabão. E elas nos acompanham por toda a vida: escovando os dentes, no banho, lavando o automóvel, no colarinho da cerveja... Do que as bolhas são feitas?QMCWEB apresenta o artigo do professor Nito Debacher, do departamento de Química da UFSC.

Bolhas de sabão e detergentes
Prof. Nito A. Debacher

O estudo das formas das bolhas e dos filmes de sabão ou detergente é uma área que tem fascinado muitos cientistas e a primeira monografia escrita sobre este assunto foi em 1890 por C.V. Boys.

O que são sabões ou detergentes

Os sabões são formados a partir de ácidos graxos extraídos de gorduras animais ou vegetais e saponificados pela soda caustica (NaOH) ou pela potassa caustica (KOH) formando o sal correspondente. Os detergentes mais comuns são formados por moléculas de ácido sulfônico que reagindo com a soda caustica forma o sulfonato de sódio. Estas moléculas são também chamadas de surfactantes(surface active agents) e possuem duas regiões distintas: umaparte polar chamada de cabeçae uma parte apolar formada por hidrocarbonetos, chamada de cauda.Quando em meio aquoso, estas moléculas interagem tanto com a água que é polar e com o ar ou gorduras que são apolares.  Como se organizam em água Naturalmente, se colocarmos moléculas desta natureza na água, podemos imaginar que elas se sentirão mais "confortáveis" se ficarem na superfície de maneira a satisfazer as suas características da seguinte forma; uma parte imersa em contato com a água e outra parte direcionada para o ar. Deste modo, teremos preferencialmente a formação de uma camada superficial de moléculas colocadas em fila única até cobrir toda a superfície do recipiente. Se a mistura for agitada ou se borbulharmos gás (ar) nesta mistura, bolhas serão formadas na superfície a partir da organização molecular na forma de filmes finos, mostrado na figura ao lado.

A bolha é um filme fino de líquido circundado por gás (ar) por todos os lados. Este filme fino, ou no caso de bolhas de sabão, este filme de sabão tem propriedades elásticas, ele pode ser esticado ou comprimido. O filme de sabão é composto por moléculas de sabão e água.

Da mesma forma que os filmes são formados também são formadas as bolhas.Neste caso teremos duas camadas de moléculas formando o filme esférico com uma camada de água no seu interior. As partes apolares das moléculas estarão direcionadas para o ar e a parte polar das moléculas direcionadas para a água, formando um filme líquido, cuja espessura depende do volume de água preza no meio das duas camadas e do tamanho da molécula do surfactante.

Quando a bolha é formada uma certa quantidade de água fica preza no interior do filme dando estabilidade ao mesmo. Se observarmos uma bolha num dia ensolarado ou mediante uma luz adequada veremos que haverá mudanças de cor em sua superfície, similar as cores do arco-íris. Esta variação de cores ocorre devido a reflexão da luz em sua superfície, conforme a espessura do filme mais ou menos cores serão refletidas ao mesmo tempo passando da cor branca, onde todas as cores são refletidas, até a pequenos pontos escuros onde não há reflexão alguma. Estes pontos escuros são locais onde a espessura do filme é menor do que um comprimento de onda da luz visível portanto não há reflexão e portanto temos a ausência da cor. Usando este princípio é possível portanto medir a espessura do filme formado, conhecendo o comprimento de onda da luz incidente.

A espuma é formada por um conjunto de bolhas, umas próximas das outras, formando um imenso tapete superficial. Pelo fato de estarem grudadas umas as outras a sua forma física não é esférica e sim de um poliedro de faces planas. A junção entre as bolhas forma um capilar por onde o líquido pode escorrer até formar um sistema estável ou colapsar.

Como fazer ?

Como vimos até aqui, podemos estudar a tensão superficial simplesmente observando as bolhas de sabão. Que tal você mesmo fazer algumas bolhas? Você vai precisar de glicerina. Faça uma mistura 1:1 (em volume) de glicerina e água. Adicione 5% de uma solução de surfactante (como o detergende de cozinha). Esta será a sua mistura para bolhas. Agora, com arames, construa várias figuras geométricas, em duas e três dimensões (como, por exemplo, a estrutura tetraédrica do carbono sp3). Depois, mergulhe estes arames na solução. Observe como que os filmes formados sempre são a configurações que requerem a menor surperfície. Para obter bolhas, sopre estes filmes.