Bolle di sapone

La breve e insicura vita delle bolle di sapone, oltre che affascinante, è un ottimo stimolo per il ragionamento scientifico. Principi fisici importanti si apprendono osservando la forma e il colore.  Cominciamo dai riflessi cangianti: come si formano? La risposta è in una parola: interferenza. I colori iridescenti sono causati dall’interazione tra la luce solare e il film che compone la bolla. Non si tratta, come verrebbe spontaneo pensare, degli stessi colori dell’arcobaleno. Il fenomeno è, piuttosto, simile alle sfumature che si formano su una macchia d’olio che galleggia nell’acqua. Quando la luce colpisce la bolla, alcuni raggi sono riflessi dalla superficie esterna, mentre altri penetrano all’interno e vengono riflessi solo dopo aver subito una deviazione. Il colore è dato dallo spessore dello strato: i film più spessi riflettono la luce blu-verde e mano a mano che si assottigliano passano al blu, al magenta e infine al giallo oro. Quando il film diventa talmente sottile da essere paragonabile alla lunghezza d’onda del raggio di luce incidente (circa 25 nanometri) la bolla è trasparente ed è sul punto di scoppiare. Osservando i colori, pertanto, si può capire la vita della bolla.
Passiamo ora alla struttura. La bolla non è fatta solo di sapone: c’è anche l’acqua e spesso anche degli additivi, come lo zucchero o la glicerina, che ritardano l’evaporazione. Acqua e sapone sono fluidi che, tenuti insieme dalla propria tensione superficiale, sono resi stabili dall’effetto Marangoni, un complicato meccanismo di trasferimento di materia che prende il nome dal proprio scopritore. Alle alte temperature le bolle di sapone resistono poco, ma in compenso possono congelare e cadere a terra a temperature molto basse (sotto i -25°C). Una ricerca su YouTube per “frozen soap bubbles” mostrerà decine di filmati sull’argomento. Le bolle possono fondersi tra loro: in questo caso l’insieme seguirà il principio fisico che vuole che la superficie totale sia sempre la minore possibile. Acqua e sapone sono i componenti principali anche delle “micelle”, aggregati sferici costituiti da un tensioattivo che, in particolari concentrazioni, crea minuscole sfere e cilindretti all’interno dei quali si trova l’acqua. Le micelle sono utilizzate nella ricerca medica più avanzata per consegnare i farmaci a domicilio (il termine inglese è “drug delivery”) utilizzando basse concentrazioni ed evitando molti effetti collaterali.

La ricetta delle bolle

Si deve usare un sapone liquido molto concentrato per lavare i piatti. Mescolare una tazzina da caffè di sapone con 12 tazzine di acqua e un terzo di tazzina di glicerina. Lasciar riposare la miscela a lungo (almeno due giorni) perché più la miscela è stabile, più le bolle diventeranno grandi. I giorni migliori per fare le bolle sono quelli non troppo freddi e molto umidi.

[Ugo Finardi – Chimico, ricercatore CNR]

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