Estava lendo o OMEDI ontem e vi esses dois belos vídeos:

Daí, pensei comigo: “por quê não escrever sobre como funcionam as bolhas de sabão?”

Então, meio sem tempo como estou eu saí à caça de um texto explicativo e ao mesmo tempo interessante na internet.

Encontrei esse que passo a traduzir livremente na sequência do post:

Se você pudesse ver as moléculas de água e como eles interagem, você notaria que cada molécula de água atrai elétricamente seus vizinhos. Cada um tem dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, H20. A extraordinária aderência da água é devido aos dois átomos de hidrogênio, que são arranjados em um lado da molécula e são atraídos para os átomos de oxigênio de outras moléculas de água nas proximidades em um estado conhecido como “pontes de hidrogênio”. (Se as moléculas de um líquido não se atraem, então a constante agitação térmica das moléculas faria com que o líquido a ferver ou evaporar instantaneamente.


Os átomos de hidrogênio têm um único elétron que tende a gastar muito de seu tempo “dentro” da molécula de água, em direção ao átomo de oxigênio, deixando sua eletrosfera  “nua”, ou com carga parcialmente positiva. O átomo de oxigênio tem oito elétrons e, frequentemente, a maioria deles está em torno do átomo de oxigênio, fazendo com que a molécula seja carregada negativamente nessa região.
Uma vez que cargas opostas se atraem, não é nenhuma surpresa que os átomos de hidrogênio de uma molécula de água gostam de apontar para os átomos de oxigênio de outras moléculas. É claro que no estado líquido, as moléculas têm muita energia para assumir um padrão fixo, no entanto, as inúmeras “pontes de hidrogênio” temporárias entre as moléculas tornam a água um fluido extraordinariamente “pegajoso”.

  

Dentro da água, a algumas moléculas de distância da superfície, cada molécula está envolvida em um “cabo-de-guerra” com seus vizinhos por todos os lados. Para cada puxada “para cima” existe uma puxada “para baixo”, e para cada puxada “para a esquerda” existe um empurrão  “para a direita”, e assim por diante, de forma que uma dada molécula não sente nenhuma força líquida no processo.

Na superfície as coisas são diferentes. Não há um “puxar para baixo” para cada “puxar para cima”, desde que, naturalmente, não há líquido acima da superfície, assim as moléculas da superfície tendem a ser puxadas de volta para o interior do líquido.

É preciso gastar trabalho para puxar uma molécula até a superfície. Se a superfície é esticada – como quando você sopra uma bolha de sabão – torna-se maior em área, e mais moléculas são arrastados de dentro do líquido para tornar-se parte dessa área maior. Este efeito de “pele elástica” é chamado de tensão superficial.

A tensão superficial desempenha um papel importante na forma como se comportam os líquidos. Se você encher um copo com água, você será capaz de adicionar a água acima da borda do copo, simplesmente porque a tensão superficial existe.

 

Você pode fazer um clipe flutuar na superfície de um copo de água. Antes de tentar isso, você deve saber que fica mais fácil se o clipe de papel estiver um pouco gorduroso de tal forma que a água não consegue molhá-lo (esfregue-o no nariz ou na testa antes de colocar na água.). Coloque o clipe de papel em um garfo e abaixe-o lentamente na água. O clipe é sustentado pela “película” formada pela tensão superficial da água. 
O caminhante das águas é um inseto que caça suas presas na superfície da água parada, ele tem pés amplamente espaçados ao estilo dos “pés” de um módulo espacial de “aterrisagem” lunar. A “película” superficial de água sofre uma depressão sob os pés do inseto mas não “arrebenta” porque ele é leve.

Uma bolha, como um balão, tem uma pele muito fina em torno de um certo volume de ar. A pele de borracha do balão é elástica e estica quando inflada. Se você deixar o bocal do balão livre, a pele de borracha aperta o ar do balão e ocorre o esvaziamento. A mesma coisa acontece se você começar a soprar uma bolha e depois parar. A pele líquida da bolha é elástica, como um pedaço de borracha fina e, assim como um balão, empurra o ar para fora da bolha, deixando um círculo plano de sabão no canudo usado para soprar a bolha.
Ao contrário de uma bola de borracha que, quando não esticada perde toda a tensão, uma bolha sempre tem tensão presente, não importa quão pequena a superfície se torne.
Se você explodir uma bolha e fechar a abertura tapando a entrada de ar do canudo, a tensão na “pele” da bolha tenta reduzir a bolha em uma forma com a menor área de superfície possível para o volume de ar que ele contém. Essa forma passa a ser uma esfera.


Forma # of sides Volume Área Superficial
Tetraedro 4 1 pol cub 7.21 pol quad
Cubo 6 1 pol cub 6 pol quad
Octaedro 8 1 pol cub 5.72 pol quad
Dodecaedro 12 1 pol cub 5.32 pol quad
Icosaedro 20 1 pol cub 5.15 pol quad
Esfera infinitos 1 pol cub 4.84 pol quad
Alguma vez você já tentou fazer uma bolha com água pura? Não funciona, né?.
Há um equívoco comum de que a água não tem a tensão superficial necessária para manter uma bolha de sabão e de que o sabão aumenta essa tensão, mas de fato o sabão diminui a força da tensão superficial – normalmente a cerca de um terço da tensão da água.
A tensão superficial da água pura é muito forte para que as bolhas durem algum tempo. Um outro problema com bolhas de água pura é a evaporação: a superfície rapidamente torna-se fina, causando o “estouro” das bolhas.

O máximo que podemos observar na água é a formação de “espuma”, composta por microbolhas de água (e mesmo essa é de curta duração).

 

As moléculas de sabão são compostas por longas cadeias de átomos de carbono e hidrogênio. Em um extremo da cadeia há uma configuração de átomos que gostam de estar na água (hidrofílicas). A outra extremidade evita a água (hidrofóbicas), mas atrai-se facilmente pela gordura. Na lavagem, a terminação “gordurosa” da molécula de sabão se liga à gordura no seu prato sujo, deixando escoar a água em baixo. A partícula de gordura é removida e rodeada por moléculas de sabão, o qual é levado por uma enxurrada de água. (Leia mais sobre sabões nesse meus POST anterior.)

Em uma solução de sabão e água a extremidade hidrofóbica (gordurosa) da molécula de sabão não quer estar no líquido. Aquelas que encontram o caminho para a superfície forçam sua passagem por entre as moléculas de água da superfície, empurrando suas extremidades hidrofóbicas para fora da água.

Isso separa as moléculas de água umas das outras.

Como as forças de tensão superficial tornam-se menores à medida que a distância entre as moléculas de água aumenta, as moléculas de sabão diminuem a tensão superficial.


Se um copo mais cheio de água mencionado anteriormente for levemente tocado com um dedo contendo um pouco de sabão, a pilha de água imediatamente derrama-se sobre a borda do copo, a

“pele” de tensão superficial não é mais capaz de suportar o peso da água porque as moléculas de sabão separaram as moléculas de água, diminuindo a força de atração entre elas.

 

Porque a extremidade gordurosa da molécula de sabão sai da superfície da bolha, o filme de sabão é pouco protegido da evaporação (gordura não evapora na temperatura ambiente), o que prolonga a vida da bolha substancialmente. Um recipiente fechado saturado com vapor de água, também diminui a evaporação e permite que os filmes de sabão durem ainda mais.