Интерпретация учебной демонстрации "молоко и красители"
Во вложенном файле изложена моя интерпретация процессов, происходящих в молоке при дабавлении моющего средства.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| interpretaciya_uchebnoy_demonstracii_moloko_i_krasiteli.doc | 467.5 КБ |
Комментарии
К сожалению, во вложенном файле не описаны процессы, происходящие в молоке при добавлении моющего средства. Автор упростил ситуацию, посчитав молоко суспензией жира и рассматривая только взаимодействие ПАВ с жировыми шариками.
Безусловно, этот процесс является главным, но в молоке присутствуют еще и белковые молекулы. И автор совершенно напрасно не рассматривает процесс взаимодействия белковой молекулы, которая, как известно, подобно ПАВ имеет и гидрофильные, и гидрофобные зоны с внесенным в "раствор" ПАВ моющего средства.
Взаимодействие этих молекул приводит к нарушению вторичной структуры белковой молеклы, вследствие чего она "разворачивается". Благодаря относительно большому размеру белковых молекул воздействие этого движения на состояние "раствора" в целом и окрашенного слоя в частности, весьма велико и вряд ли может быть опущенно при анализе ситуации.
Я считаю, что с жировыми шариками в молоке ничего не происходит при добавлении ПАВ, поэтому этот вопрос был опущен. В этом я уверен на 70%.
Даже если происходит "разворачивание" белковых молекул, то это никак не направленное движение, просто прошло какое-то преобразование белка. Радиус влияния этого "движения" чрезвычайно мал, а краситель перемещается на сантиметры! Поэтому я считаю, что жировые шарики не имеют никакого отношения к перемещению красителя в молоке.
Однако, конечно, могу ошибаться. Критика уместна.
Виноват, я не очень внимательно прочитал ваш текст. Тогда вопросов еще больше. Вы реально проводили этот эксперимент? Рекомендую провести его с водой и с молоком, разбавленным водой в разных концентрациях и со сливками. Зависимость от жирности - очень наглядна.
Просто в случае этого мы видим весьма сложный процесс, в котором действует и тот механизм, который описываете Вы - простое расширение адсорбционного слоя ПАВ на поверхности жидкости, и взаимодействие с суспензией жира молока, и с белковыми молекулами.
Именно все эти три фактора в комплексе и дают причудливую картину, которая не получается при простом взаимодействии воды, красителя и ПАВ
Да, я проводил этот эксперимент и с молоком, и с водой, но сравнительного анализа не делал, экперименты были проделаны в разное время с разными моющими средствами. Будем честными, в ближайшее время поручу эту задачу своему курсанту, станет понятней что происходит.
В общем-то выяснилось где собака зарыта. Мы провели эксперименты и с молоком и с водой и даже сняли на видео, но к сожалению на сайте нет возможности добавлять видео файлы формата .avi !!! Безобразие какое-то. Как загрузить видео на сайт? А еще лучше вставить видео непосредственно в текст комментариев. Ведь обсуждение ведется именно в комментариях, было бы неправильно создавать новый материал.
Извените, без видео не хочу раскрывать карты по сути вопроса.
Загрузил видео в другое место. Надеюсь, видео будет доступно для вас. Размеры роликов от 5 до 14 Мб.
Видео фейри+акварель+молоко:
http://yadi.sk/d/AWgQkxwr23967
На этом видео все происходит очень бурно и красиво.
А вот видео фейри+акварель+вода:
http://yadi.sk/d/ITee-Wr72396F
А вот здесь уже все не так красиво. Но обратите внимание на то, что после первого прикосновения стеклянной палочкой по периметру чашки появилось почти незаметное кольцо из краски. То есть эффект от прикосновения все же есть, но менее выраженный. Если посмотреть видео внимательней, то можно заметить в какой скоростью разлетается краска - а скорость оказывается столь же высокой как и при эксперименте в молоке. Возникает вопрос, почему визуальный эффект отличен при эксперименте в молоке и воде.
По моему мнению, и это видно на видео, всего лишь по той причине, что акварель в молоке ведет себя иначе, чем в воде и ПАВ здесь ни при чем. Еще раз обратите внимание на начало первого видео когда добавляется краска в молоко. Акварель после добавления всплывает на поверхность. Растворяется ли вообще акварель в молоке сказать сложно, так как молоко непрозрачно, но я предполагаю, что либо не растворяется, либо растворяется только частично. Почему происходит всплытие краски непонятно, скорее всего, потому что в молоке присутствует какое-то вещество, являющееся коагулянтом для пигмента акварели. После коагуляции (агрегации) частицы уже не проявляют броуновского движения и всплывают на поверхность. Здесь стоит вспомнить, что в качестве пигментов применяются оксиды металлов, которые имеют большую плотность, чем молоко и должны были бы опуститься на дно. Но раз картина иная значит происходит не просто агрегация частиц пигмента, но и их объединение с жировыми шариками или чем-то еще имеющим малую плотность. При этом, чем выше жирность молока, тем больше пигмента всплывет на поверхность, это объясняет вашу зависимость между жирностью молока и эффектом от ПАВ. Возможен еще один вариант - в акварели содержится какое-то вещество, являющееся коагулянтом для жировых шариков. Шарики, объединяясь и разрастаясь, захватывают в себя и пигмент, все это всплывает на поверхность (это картина мне кажется более вероятной). Как бы там оно ни было а факт остается фактом. Пигмент присутствует на поверхности молока.
А вот с водой все иначе. Краска сделана специально так, чтобы хорошо растворяться в воде (применяются специальные стабилизаторы) и поэтому на поверхности присутствует небольшое ее количество. Вся остальная краска равномерно распределяется по объему воды.
Таким образом, вывод мой таков. На поверхности раздела молоко-воздух присутствует больше пигмента, чем в на поверхности вода-воздух, поэтому чисто визуально эффект более ярко выражен. Жировые шарики, присутствующие в молоке не оказывают никакого влияния на ПАВ, но подвешивают пигмент красителя на поверхности. Наблюдаемый эффект обусловлен исключительно адсорбцией молекул ПАВ на поверхности раздела фаз жидкость-воздух и не связан с химическими преобразованиями веществ содержащихся в молоке при взаимодействии с ПАВ.
Ну и еще пара видео: фейри-древесная стружка-молоко:
http://yadi.sk/d/afYzEYVy2396M
Теперь в качестве "визуализатора" используется древесная стружка (распилили ДСП). На видео тот же самый эффект, и здесь четко можно сказать, что все происходит именно на поверхности, а не в объеме. Это согласуется с гипотезой, что всему причиной адсорбция ПАВ на поверхности.
Обратите внимание на то как ведет себя стружка при насыпании. Как ее положишь, так она и лежит. В воде все иначе - стружка расползается по поверхности самостоятельно.
Видео фейри-древесная стружка-вода:
http://yadi.sk/d/zI1IN1uv2396Q
Ну и здесь все тоже самое вообще без жировых шариков. Тоже в пользу адсорбции.
Согласны?