BOLHAS DE SABÃO – TENSÃO SUPERFICIAL

Toda criança já brincou com bolhas de sabão e se hipnotizou com suas cores fantásticas, mas você já parou para pensar o porquê de elas sempre serem esféricas e qual sua relação com a química?

História

Durantes décadas as bolhas de sabão foram um fenômeno entre crianças e adultos, que além de proporcionar muita diversão, encantavam com sua coloração única e intrigavam os mais curiosos devido a suas propriedades químicas, físicas e matemáticas.

Estas propriedades são estudadas desde o século XIX e um de seus grandes estudiosos foi Joseph Plateau, que estudou sobre capilaridade, tensão superficial e superfícies mínimas. Um grande divulgador da ciência foi Charles Vernon Boys, que aproximou a ciência da população ao instigar a curiosidade das pessoas pelas bolhas de sabão. Já no meio artístico, tem-se grandes nomes, como: Manet e Chardin, que retratavam através das suas pinturas a beleza única das bolhas de sabão.

Graças as descobertas e aos estudos incitados pelas bolhas de sabão, diversas áreas foram beneficiadas, como a arquitetura, a indústria e o desenvolvimento de materiais.

Formato

As bolhas de sabão tendem espontaneamente a adotarem uma forma esférica, devido ao fato de esta ser a forma mais estável, já que tem a menor área superficial e a menor energia livre. Todo corpo da natureza tende a gastar a menor energia possível, sendo assim, você nunca encontrará bolhas quadradas, triangulares ou de qualquer outra forma.

Como são Feitas?

Tensão Superficial

Na água temos a presença da ligação de hidrogênio, uma força intermolecular, onde cada uma das moléculas presentes no interior do líquido é atraída, igualmente, em todas as direções pelas outras moléculas. No entanto, na superfície essas forças são ainda mais intensas, já que apenas existem moléculas abaixo e dos lados, e não na parte superior; o que acarreta em uma contração espontânea da superfície, o que dá a impressão de existir uma fina película. Esse fenômeno que pode ser entendido como tensão superficial é definido como o trabalho necessário para aumentar a área da interface em uma unidade de área.

Formação das Bolhas

A água não é muito flexível devido ao fato de possuir uma grande tensão superficial; para que se torne possível fazer bolhas mais duradouras é necessário adicionar um tensoativo (detergente), cuja função é diminuir a tensão superficial permitindo que seja criado uma película flexível e também acaba reduzindo a evaporação da água, o que a torna mais resistente. A diminuição da tensão superficial ocorre devido ao fato de os tensoativos competirem pelas ligações de hidrogênio estabelecidas entre as moléculas de água.

A mistura da água com detergente gera uma molécula anfipática, onde uma das extremidades é hidrofílica e a outra é hidrofóbica. Sendo assim, a estrutura das bolhas de sabão consiste na formação de uma fina película de água com moléculas de sabão de ambos os lados, onde a parte que não gosta de água (calda - apolar) ficará voltada para o ar e a parte que gosta de água (cabeça - polar) ficará voltada para água, ou seja, analogamente como um “sanduíche de água com duas fatias de sabão”.

A formação da bolha de sabão se deve também a diferença de pressão (interna > externa), o que faz com que seja possível o filme esticar e a bolha crescer. Olhando atentamente, observa-se que a bolha não estoura de uma só vez; a água escorre pela película e vai se desmanchando. Sua duração depende de forças intermoleculares, da temperatura e da umidade relativa do ar; uma forma de aumentar seu tempo de vida é adicionar glicose, por exemplo, pois aumenta as interações de ligação de hidrogênio (além de ter moléculas de água interagindo entre si, também tem moléculas de glicose interagindo com elas), o que retarda a evaporação da água.

Coloração

O fenômeno que nos permite observar as cores do arco-íris nas bolhas de sabão é chamado iridescência, que é quando dois fenômenos óticos (interferência e espalhamento dos raios de luz) ocorrem simultaneamente. Devido ao fato de a bolha ser formada por uma película fina, quando os raios atingem a camada superior alguns deles sofrem reflexão e outros atravessam para a camada inferior, que ao voltarem para o ar sofrem refração. Ao voltarem para o meio exterior, eles podem se associar com os raios refletidos pela superfície da bolha, gerando uma cor; ou seja, uma interferência construtiva.

A bolha possui diversas cores, com efeito de arco-íris, por causa de sua superfície irregular e da variabilidade do ângulo de reflexão dos raios. Este efeito varia de acordo

com a posição do observador. Quando a bolha vai estourar formam-se partes incolores, devido ao cancelamento para todos os comprimentos de onda.

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Fontes

ANDRADE, Lucimara Aparecida Prestes. Superfícies mínimas e bolhas de sabão no ensino médio. 2016. 180. Pós Graduação - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Brasil Escola. Tensão superficial da água. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/tensao-superficial-agua.htm.
ELER, Guilherme. Fruta-cor (ou a inesperada virtude da iridescência). Disponível em: http://www.usp.br/claro/index.php/tag/furta-cor/.
MARQUES, Deividi Marcio. Elaboração de material didático para aulas de química na educação básica: o conceito de tensão superficial. Revista Eletrônica da Divisão de Formação Docente, vol. 6, 2019.
MOURA, Larissa Pereira de; NEVES, Natália Nascimento; SOUZA, Gahelyka Aghta Pantano; HARAGUCHI, Shirani Kaori; SILVA, Adriano Antonio. A bolha de sabão como tema gerador no ensino de ciência. REDEQUIM, vol. 5, 2019.
UFMG. Tensão Superficial. Disponível em: https://www.fisica.ufmg.br/ciclo-basico/wp-content/uploads/sites/4/2020/07/Tensao_Superficial.pdf.