Давление воздуха в пузырьках
На поверхности жидкости, т. е. на границе раздела фаз жидкости и воздуха, это равновесие сил нарушается, так как молекулы тонкого поверхностного слоя не испытывают воздействия сил междумолекулярного притяжения со стороны воздуха. Молекулы поверхностного слоя жидкости под влиянием этих сил, стремясь погрузиться внутрь ее, образуют на поверхности уплотненный слой жидкости, обладающий свободной поверхностной энергией. Поверхностное натяжение, характеризующее собой величину свободной энергии поверхностного слоя жидкости, выражается в эрг/см. Величина поверхностного натяжения жидкостей неодинакова, например у воды она равняется 73,9, у этилового спирта 22 эрг/см2, у эфира 10,5 эрг/см2. При добавлении к жидкости пенообразователя поверхностное натяжение ее уменьшается.
Благодаря этому при вдувании в жидкость воздуха или при взбалтывании жидкости на ее поверхности образуется пена, т. е. пузырьки воздуха, заключенные в жидкие оболочки с меньшим, чем у чистой жидкости, поверхностным натяжением.
Давление воздуха в пузырьках пены больше давления наружного атмосферного воздуха, поэтому пленки жидкости, образующие оболочки воздушных пузырьков, всегда находятся в растянутом состоянии, причем чем меньше размеры пузырьков, тем больше в них давление воздуха и устойчивее пена. В химическом отношении влияние пенообразователей на уменьшение поверхностного натяжения жидкости заключается в следующем.
Поверхностно-активные вещества обычно представляют собой асимметрично-полярные молекулы, например, высшие жирные нефтяные и смоляные кислоты и их натриевые и калиевые мыла, состоящие из активно-полярной и неполярной углеводородной групп: карбоксила и углеродного радикала.
Асимметрично-полярная структура молекул определяет их способность концентрироваться на междуфазовых пограничных слоях и уменьшать поверхностное натяжение жидкости.
