Versione 1. Formazione di bolle di acqua

• Versare dell’acqua in un contenitore (Soluzione A).

• Preparare una soluzione di acqua e sapone liquido per i piatti (Soluzione B).

• Far gocciolare con l’aiuto di una pipetta Pasteur o di una semplice cannuccia la Soluzione A nella Soluzione B.

• Osservare la formazione delle bolle di acqua.

Versione 2. Formazione di bolle di acqua colorata

• Preparare una soluzione di acqua e colorante alimentare o succo di frutta (Soluzione A).

• Preparare una soluzione di acqua e sapone liquido per i piatti (Soluzione B).

• Far gocciolare con l’aiuto di una pipetta Pasteur o di una semplice cannuccia la Soluzione A nella Soluzione B.

• Osservare la formazione delle bolle di acqua colorata.

Versione 3. Formazione di bolle di acqua colorata

• Versare dell’acqua in un contenitore (Soluzione A).

• Preparare una soluzione di acqua, sapone liquido per i piatti e colorante alimentare o succo di frutta (Soluzione B).

• Far gocciolare con l’aiuto di una pipetta Pasteur o di una semplice cannuccia la Soluzione A nella Soluzione B.

• Osservare la formazione delle bolle di acqua colorata.

Precauzioni di sicurezza

Tutti i materiali utilizzati possono essere trovati in casa e non sono pericolosi. Bisogna comunque fare attenzione; per esempio, il sapone per i piatti può causare irritazione in caso di contatto con gli occhi. Se ciò si verifica, sciacquare la zona interessata con abbondante acqua corrente per diversi minuti.

Smaltimento dei rifiuti

Essendo prodotti completamente sicuri, tutte le soluzioni possono essere smaltite nel lavandino. Gli eventuali rifiuti solidi possono essere gettati nel secco indifferenziato.

Interpretazione del fenomeno

Per spiegare il fenomeno osservato si parte dalla spiegazione di un fenomeno analogo famigliare agli studenti, ovvero la formazione delle bolle di sapone.

Una bolla di sapone è costituita da tre strati sottilissimi: uno strato lamellare di molecole di acqua confinato tra due strati di molecole di tensioattivi presenti nel sapone, i quali diminuiscono notevolmente la tensione superficiale. Le teste idrofile dei tensioattivi presenti nel sapone si dispongono a contatto con lo strato di acqua, mentre le code idrofobe puntano verso l'aria, fuggendo l’acqua. L’abbassamento della tensione superficiale dell’acqua stabilizza la bolla di sapone.

Analogamente avviene la formazione delle bolle di acqua. Bisogna sempre rifarsi alle caratteristiche di idrofilia e idrofobicità proprie dei tensioattivi costituenti il sapone.

Una bolla di acqua è costituita anch’essa da tre strati sottilissimi: uno strato sottilissimo di aria confinato tra due strati di molecole di tensioattivi presenti nel sapone. Inversamente a quanto descritto per le bolle di sapone, le code idrofobe puntano verso il sottile strato di aria che costituisce la bolla, mentre le teste idrofile dei tensioattivi presenti nel sapone si dispongono a contatto con l’acqua.

Questo orientamento dei tensioattivi non è un caso raro. Ad esempio, la membrana cellulare è costituita da un doppio strato lipidico in cui il gruppo idrofilo è orientato verso l'esterno della struttura, mentre le code idrofobe verso l’interno analogamente a quanto accade per il fenomeno appena descritto della bolla d’acqua. Anche i liposomi hanno una struttura simile. Dunque, la chimica della bolla d’acqua è strettamente connessa a concetti base della biologia, come la struttura della membrana cellulare.

Domande-stimolo per la discussione

Pre-esperimento

• Da cosa è costituito il sapone liquido per i piatti?

• Cosa succede quando del sapone viene messo in una soluzione acquosa?

• Come si formano le classiche bolle di sapone?

• Pensate possa verificarsi la formazione di bolle in acqua? Se sì, perché?

Post-esperimento

• A cosa si può ascrivere il fenomeno osservato?

• Come si distribuiscono i tensioattivi in una bolla di sapone?

• Come si distribuiscono i tensioattivi in una bolla d’acqua?

• Da cosa dipende la stabilità delle bolle di sapone/d’acqua?