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Schaum
Unter einem Schaum versteht man gasförmige Bläschen, die von festen oder flüssigen Wänden eingeschlossen sind. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Flüssige SchaumwändeVon lat. spuma Flüssiger Schaum besteht aus kleinen Gasbläschen, die durch Wände getrennt sind, welche von Tensiden und meist Wasser gebildet werden. Tenside sind Moleküle, welche zwei unterschiedlich strukturierte Enden haben:
Beispiel dafür sind Detergentien, die als Seifen oder in Waschmitteln verwendet werden. Durch diese Struktur sind die Moleküle oberflächenaktiv, das heißt sie versuchen sich so anzuordnen, dass der hydrophobe Teil möglichst nicht mit Wasser in Berührung kommt. Das kann im Wesentlichen auf drei Arten erfolgen:
Die Herabsetzung der Oberflächenspannung der wässrigen Phase durch Anlagerung von Tensiden an der Grenzfläche Wasser/Luft hat zur Folge, dass durch Aufschlagen, Einblasen oder ähnliche Methoden Luft in eine solche Lösung eingebracht werden kann und die so erzeugten Luftbläschen partiell durch die Ausbildung einer Oberflächenschicht stabilisiert werden können ohne schnell zu koaleszieren. Schaum ist mithin eine Dispersion von Luft in einer tensidhaltigen Lösung, wobei ein dreidimensionales Netzwerk flüssiger Lamellen als kontinuierliche Phase die Luft einschließt und so Polyeder bildet. Daher nennt man solchen Schaum auch Polyederschaum.
Je nach den strukturellen und elektrostatischen Eigenschaften der oberflächenaktiven Moleküle entstehen Schaumbläschen mit unterschiedlicher Größe, Wandstärke und Lebensdauer. Prinzipiell ist die Lebensdauer eines flüssigen Schaums begrenzt. Schäume sind thermodynamisch gesehen metastabile Systeme, da das Gesamtsystem bestrebt sein wird, die sehr große Grenzfläche Wasser/Luft auf einen Minimalwert zu verringern. Aufgrund der Schwerkraft fließt die interlamellare Flüssigkeit zwischen den Schaumbläschen langsam nach unten. Damit wird die Wand im oberen Bereich immer dünner bis sie dort zerreißt. Schaumverhüter und Entschäumer beschleunigen den Zerfall des Schaumes. Der Marangoni-Effekt trägt hingegen zu einer Stabilisierung von Schäumen unter dynamischen Bedingungen bei. Neben den oben beschriebenen Polyederschäumen, die sich nur bei Anwesenheit von Tensiden bilden, gibt es auch Kugelschäume. Sie bestehen aus selbstständigen Blasen, die sich gegebenenfalls bei Berührung untereinander vereinigen. Die Lebensdauer dieser Schäume ist abhängig von der Zähigkeit (Viskosität) der Flüssigkeit. In niederviskosen Flüssigkeiten wie Wasser zerfällt der Schaum in Sekunden. (Beispiel: Öffnen einer Flasche mit CO2-haltigem Mineralwasser.) Probleme aufgrund flüssiger SchäumeDie Schaumbildung in Flüssigkeiten verursacht in verfahrenstechnischen Anlagen häufig Probleme, da der Schaum in Anlagenbereiche vordringt, wo die Flüssigkeit nicht hingelangen soll. Dies ist beispielsweise beim abdestillieren von Lösungsmitteln bei der Herstellung von Kunstharzen der Fall, wo das nunmehr gasförmige Lösungsmittel ein Aufschäumen des Harzes verursacht. Üblicherweise werden hier Entschäumer zugesetzt. Zweidimensionaler SchaumAls Zweidimensionalen Schaum bezeichnet man Polyederschäume, bei denen die Polyeder nur nebeneinander liegen. Dazu wird der Schaum zwischen zwei Glasplatten zusammengedrückt, die Blasen werden also auf zwei Dimensionen beschränkt. Der Plattenabstand muss kleiner sein als der Durchmesser der kleinsten Blase. Da keine Blasen übereinander liegen, lässt sich ein zweidimensionaler Schaum gut beobachten. Zwischen zwei benachbarten Zellen mit gleicher Eckenzahl verläuft die Lamelle gerade. Haben zwei benachbarte Zellen unterschiedliche Eckenzahlen, ist die Lamelle dazwischen gekrümmt, und zwar in Richtung der Zelle mit der höheren Eckenzahl. In Zellen mit höherer Eckenzahl herrscht somit ein geringerer Luft-Druck. Das Von-Neumann-Gesetz beschreibt, wie sich die Größe der Schaumzellen zeitlich ändert. Feste SchaumwändeFester Schaum besteht aus kleinen Gasbläschen, die durch feste Wände getrennt sind. Beispiele fester Schäume
Siehe auch
Kategorien: Schaum | Dispersion (Chemie) | Reinigungsmittel |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Schaum aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |