Fortgeschritten #74

Einige Salze verhindern das Zusammenwachsen kleiner Bläschen

Bestimmte Salze verhindern, dass kleine Gasbläschen in Wasser zu grösseren verschmelzen.

Wissenschaftliche Erklärung

In reinem Wasser verschmelzen kleine Gasbläschen problemlos miteinander — sie nähern sich, der Flüssigkeitsfilm zwischen ihnen wird duenner, und schliesslich vereinigen sie sich zu einer grösseren Blase. In Salzwasser hingegen wird diese Koaleszenz (das Verschmelzen) bei bestimmten Salzen fast vollständig unterdrückt, selbst bei relativ niedrigen Konzentrationen.

Dieses Phänomen ist überraschend, denn intuitiv würde man erwarten, dass Salze, die die Oberflächenspannung erhöhen, die Blasenverschmelzung sogar erleichtern. Stattdessen stabilisieren bestimmte Salze den Flüssigkeitsfilm zwischen zwei Bläschen. Wenn sich zwei Bläschen nähern, werden die Ionen zwischen ihnen asymmetrisch verteilt, was einen osmotischen Druck erzeugt, der dem Auspressen des Filmwassers entgegenwirkt. Dieser Effekt hängt von der spezifischen Ionenkombination ab — nicht alle Salze zeigen ihn gleichermassen.

Interessanterweise folgt die Wirksamkeit der Salze grob der Hofmeister-Reihe: Kosmotrope Ionenkombinationen sind wirksamer bei der Verhinderung der Koaleszenz als chaotrope.

Salt Prevents Bubble Coalescence Two-panel schematic comparing bubble behavior. Left panel shows pure water where two small bubbles merge into one large bubble. Right panel shows salt water where two small bubbles remain separate, prevented from coalescing by salt ions at the interface. Pure Water ↓ Merged Salt Water ↓ Na⁺ Cl⁻ Blocked! Certain salts prevent small bubbles from merging (explains ocean foam persistence)
In reinem Wasser verschmelzen Bläschen, in Salzwasser bleiben sie getrennt — bestimmte Salze verhindern die Koaleszenz.

Alltagsrelevanz

Dieses Phänomen ist am eindrucksvollsten im Meer zu beobachten: Meerwasser schäument viel stärker als Süsswasser, weil die kleinen Bläschen nicht verschmelzen und stattdessen als stabiler Schaum erhalten bleiben. Die weissen Schaumkronen auf Wellen und der langlebige Schaum am Strand sind eine direkte Folge dieses Effekts.

Auch in der Industrie ist das Verständnis der Blasenkoaleszenz wichtig, etwa in der Erzflotation (wo Blasenstabilität zur Trennung von Mineralien genutzt wird), in der Abwasserbehandlung und in der Lebensmittelindustrie (zum Beispiel bei der Herstellung von Schaumweinen und Bier).