文摘
接口是在我们周围。流体界面是两个非混相流体之间的界限,和一个很好的例子是油和水。他们并没有融合。这些接口的形成对日常生活是至关重要的。你不能总是看到他们,但你可以遇到接口无处不在。他们可以在soap,冰淇淋和你的身体。在本文中,您将学习一个接口是什么,为什么需要他们在日常生活中,可以创建接口。或者更具体地说,您可以创建自己的接口使用特殊的分子称为乳化剂。
一个接口是什么?
在日常生活中我们遇到的许多物质可分为液体液体或气体流。一些液体的常见例子包括水,油和空气。一些液体可以很容易地混合在一起,但是一些液体非混相,这意味着他们不能mixed-like水和油。一个接口两个非混相流体之间的边界。流体界面在日常生活中无处不在,但我们不能总是看到它们。例如,我们遇到接口在浴室里,当我们使用洗发水或soap创建一个泡沫。食物,如冰淇淋和蛋黄酱的存在离不开创建接口(1]。一样的对我们来说,没有接口(人体不能工作2]。之间的接口发生液体(如油和水)以及液体和气体(如空气和水)。
一个接口的概念其实很简单。您可以创建自己的接口通过填写一个透明的玻璃烧杯或四分之一满水。然后,小心翼翼地倒一些油(例如橄榄油),等。随着时间的推移,你会看到一层水在底部和上一层油。这个实验表明,水和油非混相。大多数油密度低于水(10毫升的石油比10毫升的水轻),由于不混合性和重力,石油层浮上水面。油和水之间的边界被称为接口。
就像油和水,任何非混相的混合液体创建接口。这也适用于气液混合物,如空气和水:两个阶段非混相;他们彼此不溶于糖溶于水的方式。由于不混容性,我们可以创建一个流体内另一个流体的球形液滴。在油水界面的情况下,我们称之为一个乳状液;在空气与接口的情况下,我们叫它泡沫。泡沫和乳剂可以用来给某些产品结构,像冰淇淋(图1)。没有泡沫和乳液,冰淇淋是一个冷冻砖质感不错。
- 图1 -冰淇淋:著名遇到接口。
- 冰淇淋是美味,但复杂的食品。它含有油滴和气泡。油滴的四周都是水,油滴和水之间的边界被称为油水界面。同样的适用于气泡冰奶油,空气和水之间的边界被称为空气与接口。
我们如何创造更多的接口?
记住,我们告诉你,接口无处不在,但是你不能总是看到他们吗?中创建一个玻璃的油水界面清晰可见。但也有许多接口,你不能看到。例如,当你用肥皂泡沫洗澡或洗手时,您将创建一个泡沫。这个泡沫包含数以百万计的气泡,这些气泡被水包围。因此存在空气与接口。数以百万计的小气泡的泡沫含有大量的接口。
我们可以想象一个实验(图2)。对于这个实验,需要两个塑料瓶帽。一半的瓶子1填充自来水。加入等量的水加少量的肥皂瓶子2。你已经知道一个接口之间存在空气和水。现在,关闭两瓶和大力摇晃15 s。你看到了什么?
- 图2 -(一)我们可以使用soap来创建更多的流体界面。
- 两瓶一半进水了。滴几滴肥皂的瓶子。发生了动摇两bottles-what ?(B)瓶1,什么也不会发生,但如果你摇动瓶子用的肥皂(瓶2)的时间足够长,你就会增加接口通过创建一个泡沫,许多气泡组成的。这是因为soap的乳化剂的存在。
在瓶1中,你可能没有看到太多改变。瓶2中,你可能会看到一个白色的泡沫层。泡沫是由许多气泡,每一个都被一个接口。瓶2中,您创建了许多气泡,从而创建接口多存在于瓶1。令人惊讶的不是吗? !
为什么不能形成泡沫瓶1 ?
所以,为什么我们只创建气泡在第2瓶中,瓶1 ?为了解释这个观察,我们必须放大空气和水之间的界面。单个水分子如此之小,以至于我们不能看到他们即使有强大的显微镜。例如,一升的水包含3343000000000000000000000个水分子。你能想象一个水分子必须多小?现在回到接口:水分子包围其他水molecules-this当他们在最放松的状态。只有空气与水分子的界面部分被水包围,他们也被空气包围(图3一)。这是压力和不良的水分子;他们不想呆在这种情况下。现在想象一下,摇瓶1:我们试图通过创建气泡产生更多的接口。这是不利的水分子在新的接口,所以水分子会回到他们最有利的情况下,被水包围。瓶2中会发生什么,当soap添加?
- 图3 -(一)水分子(蓝色球体)像其他水分子包围,但这些空气界面的部分被空气包围着。
- 因此,水分子倾向于减少接口的数量,即使被动摇。(B)乳化剂亲水头(红色球体)和疏水(蓝线),所以乳化剂的一部分,想要在水中,但另一部分想要水的阶段,界面。这减少了水分子与水相接触,稳定的接口。注:乳化剂超过10倍水分子。
乳化剂保存一天接口
Soap是充满分子乳化剂。因为他们有乳化剂是非常特殊的分子亲水(水的)头和一个疏水(疏水性)尾(图3 b)。所以,乳化剂分子的一部分想要在水里,而另一部分喜欢在水相(如空气或油)。实际上有一个完美的地方,这些分子。你能猜到吗?这是接口!
如你所知,一个接口的一半是水,一半是空气或油。所以,乳化剂喜欢坐在接口。现在,想想摇晃瓶子2。在颤抖,我们正在推动空气进入水相。当我们这样做时,我们创造气泡用他们自己的接口。乳化剂将新创建的接口。因此,水分子不直接接触空气了。记住,水分子不希望接口。乳化剂在soap减少空气和水分子之间的接触界面。如果你一直颤抖,形成更多的新接口,创建许多气泡,最后一层泡沫。 This is what we call稳定——乳化剂稳定的界面,使气泡和泡沫持续时间更长。
两瓶实验也适用于水和油。乳化剂分子的疏水部分也喜欢油。通过摇瓶含有油、水和肥皂,你创造许多小油滴。油滴的大小取决于能量的瓶子是shaken-if震动更长和更积极的时候,你会得到更小的油滴。这是发生在食品工厂生产过程中你最喜欢的冰淇淋和蛋黄酱。
寻找可持续的乳化剂
乳化剂在soap工作很好,但他们有缺点。他们必须创建使用强烈的化学过程和他们不食用,所以他们不能用于生产食物,如冰淇淋和蛋黄酱。然而,有食用乳化剂,如蛋白质。蛋白质存在于牛奶、鸡蛋和其他可食用的产品。因此,牛奶和鸡蛋通常用于创建食品有很多接口。例如,牛奶是用来创建奶昔和冰淇淋。鸡蛋是用来创建的蛋黄酱。如今,我们想要的乳化剂,可持续,这意味着那些没有对环境有害3]。可持续乳化剂可以在植物中找到像豌豆,大豆或小麦(4]。植物乳化剂含有蛋白质、纤维和脂肪都能稳定的接口。植物性乳化剂已经用于许多产品,如冰淇淋,卡布奇诺,和植物性乳制品的替代品。这些更可持续,植物性乳化剂也被用于其他产品,如身体乳液和洗涤剂。
总之,流体界面不稳定但乳化剂可以轻松稳定。许多乳化剂可以启发你的生活,在无数的日常应用。但是我们没有,因为我们需要继续寻找新的,更好、更可持续的乳化剂。你会帮助我们吗?
术语表
流体:↑液体、气体或其他材料,可以流动时是受到外力的影响。
非混相:↑描述了两种液体,不能混合,像油和水。
接口:↑两个非混相流体的边界。
乳状液:↑非混相的混合物与两个或两个以上的液体,存在一个液体滴在其他液体,例如油滴在水里。
泡沫:↑与气体和液体混合物,许多气泡周围的液体。
乳化剂:↑一个分子部分亲水和疏水部分。
亲水:↑描述喜欢的东西在水/水所吸引。
疏水:↑描述的东西不喜欢水/疏水。
稳定:↑做一些稳定的,在这种情况下,使用乳化剂进行接口稳定。一个接口没有乳化剂将会崩溃。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
引用
[1]↑穆雷,b . s . 2020。最近的事态发展在食品泡沫。咕咕叫。当今。Sci胶体界面。50:101394。doi: 10.1016 / j.cocis.2020.101394
[2]↑Ruhs, p。Bergfreund, J。伯奇,P。Gstohl, s . J。费舍尔,p . 2021。复杂的液体在动物的生存策略。软物质17:3022-36。doi: 10.1039 / d1sm00142f
[3]↑Hinderink, e . b . A。Boire,。狐狸,D。Riaublanc,。、Sagis l . m . C。Schroen, K。,et al。(2021)。结合植物和乳制品蛋白质在食品胶体的设计。咕咕叫。当今。Sci胶体界面。56:101507。doi: 10.1016 / j.cocis.2021.101507
[4]↑杨,J。,Sagis l . m . c . 2021。植物proteins-novel源和提取方法的界面行为。咕咕叫。当今。Sci胶体界面。56:101499。doi: 10.1016 / j.cocis.2021.101499