Bolle di sapone: la chimica in azione, video

Le bolle di sapone dai colori iridescenti che, una volta formate, si librano nell’aria per poi scoppiare hanno da sempre affascinato i bimbi di tutto il mondo.

Un tempo era un gioco per tutti i bimbi anche quelli che non potevano permettersi di avere giocattoli costosi. La soluzione con cui potevano essere fatte era spesso preparata in casa utilizzando del semplice sapone per i piatti e acqua.
Ora si vende, a un prezzo abbordabile, un kit con la soluzione già pronta e l’apposita bacchetta di plastica.

La chimica in azione

Come accade in molti casi ci sono sempre le leggi della chimica e regolare questo fenomeno che incanta spesso anche gli adulti oltre che i bambini. Una molecola di sapone è costituita da una lunga catena carboniosa e pertanto idrofoba che reca ad una estremità un gruppo carbossilato –COO- di tipo idrofilo.
Quando il sapone è solubilizzato in acqua che è una molecola polare in cui l’ossigeno ha una parziale carica negativa e l’idrogeno ha una parziale carica positiva si formano delle micelle. Queste sono  delle piccole sfere rivestite all’esterno di gruppi polari idrofili e contenenti all’interno la parte idrofoba delle molecole di sapone.
Le molecole di sapone si comportano da tensioattivi ovvero sostanze in grado di abbassare la tensione superficiale dei liquidi. Nelle bolle di sapone si formano tre strati sottilissimi costituiti da uno strato lamellare di molecole di acqua tra due strati di molecole di sapone che diminuiscono la tensione superficiale a circa 1/3.

Il sistema lamellare ha una sua specifica elasticità e resistenza da cui dipende la possibilità di ottenere bolle dalle caratteristiche più svariate.
L’abbassamento della tensione superficiale dell’acqua stabilizza la bolla grazie al cosiddetto effetto Marangoni. Secondo questo effetto  si verifica un trasferimento di massa lungo un’interfaccia a causa di un gradiente superficiale.
Infatti poiché un liquido con una tensione superficiale maggiore esercita una forza maggiore sul liquido circostante rispetto un liquido con una bassa tensione superficiale, la presenza di un gradiente di tensione superficiale fa sì che il liquido scorra via da regioni a bassa tensione superficiale.

La bolla scoppia

Quando una bolla si ingrandisce la concentrazione del sapone diminuisce. Si ha così  un aumento della tensione superficiale che tende a non far ingrandire ulteriormente la bolla e riduce l’evaporazione.
La tensione superficiale gioca un ruolo anche sulla forma di una bolla di sapone che si presenta sferica essendo la sfera il solido che ha il minor rapporto superficie/volume.
Una volta formate le bolle di sapone dopo aver volteggiato nell’aria scoppiano. L’acqua contenuta nello strato intermedio infatti a causa della forza di gravità tende ad andare verso il basso e la pellicola nella parte superiore diventa via via sempre più sottile fino a rompersi.
L’iridescenza delle bolle di sapone è dovuta all’interazione tra la luce solare e il film non perfettamente uniforme della bolla di sapone.
Quando la luce colpisce il film alcuni raggi vengono riflessi dalla superficie e altri penetrano all’interno e vengono riflessi dopo aver subito una deviazione.
Inizialmente, quando la bolla è più spessa è assorbita la componente rossa della luce solare che ha la maggiore lunghezza d’onda . La componente blu e verde viene riflessa.

Quando il film si assottiglia si ha assorbimento nel giallo e riflessione nel blu. Successivamente si ha assorbimento nel verde e riflessione nel magenta. Infine assorbimento nel blu riflettendo il colore giallo oro fino alla scomparsa della colorazione.