Schuimdefinitie in chemie

Een schuim is een stof die wordt gemaakt door lucht of gasbellen in een vaste stof of vloeistof te vangen. Gewoonlijk is het volume gas veel groter dan dat van de vloeistof of vaste stof, met dunne films die gaszakken scheiden.

Een andere definitie van schuim is een bubbelende vloeistof, vooral als de bellen of schuim ongewenst zijn. Schuim kan de vloeistofstroom belemmeren en gasuitwisseling met lucht blokkeren. Antischuimmiddelen kunnen aan een vloeistof worden toegevoegd om te voorkomen dat zich bellen vormen.

De term schuim kan ook verwijzen naar andere fenomenen die op schuimen lijken, zoals schuimrubber en kwantumschuim.

Hoe schuim vormt

Aan drie voorwaarden moet worden voldaan om schuim te vormen. Mechanisch werk is nodig om het oppervlak te vergroten. Dit kan gebeuren door te roeren, een groot volume gas in een vloeistof te dispergeren of een gas in een vloeistof te injecteren. De tweede vereiste is dat oppervlakteactieve stoffen of oppervlakteactieve componenten aanwezig moeten zijn om de oppervlaktespanning te verminderen. Ten slotte moet het schuim sneller worden gevormd dan dat het afbreekt.

Schuim kan van nature open cellen of gesloten cellen zijn. Poriën verbinden de gasgebieden in schuim met open cellen, terwijl schuim met gesloten cellen gesloten cellen hebben. De cellen zijn meestal ongeordend in hun rangschikking, met verschillende bellengroottes. De cellen hebben een minimaal oppervlak en vormen honingraatvormen of tessellaties.

Schuim wordt gestabiliseerd door het Marangoni-effect en door van der Waals-krachten. Het Marangoni-effect is een massaoverdracht langs het scheidingsvlak tussen vloeistoffen vanwege de gradiënt van de oppervlaktespanning. In schuimen werkt het effect om lamellen te herstellen (een netwerk van onderling verbonden films). Van der Waals krachten vormen elektrische dubbele lagen wanneer dipolaire oppervlakteactieve stoffen aanwezig zijn.

Schuim wordt gedestabiliseerd wanneer gasbellen erdoorheen stijgen. Ook trekt de zwaartekracht vloeistof naar beneden in een vloeibaar gasschuim. Osmotische druk voert lamellen af ​​vanwege concentratieverschillen in de structuur. Laplace-druk en afnemende druk werken ook om schuim te destabiliseren.

Voorbeelden van schuim

Voorbeelden van schuim gevormd door gassen in vloeistoffen omvatten slagroom, brandvertragend schuim en zeepbellen. Rijstbrooddeeg kan worden beschouwd als een halfvast schuim. Massief schuim omvat droog hout, polystyreenschuim, traagschuim en matschuim (zoals voor kampeer- en yogamatten). Het is ook mogelijk om met metaal een schuim te maken.

Schuim gebruikt

Bubbels en badschuim zijn leuk gebruik van schuim, maar het heeft ook veel praktische toepassingen.

• Brandvertragend schuim wordt gebruikt om branden te blussen.
• Vaste schuimen kunnen worden gebruikt om sterke maar lichte materialen te maken.
• Vaste schuimen zijn uitstekende thermische isolatoren.
• Massieve schuimen worden gebruikt om drijfinrichtingen te maken.
• Omdat vaste schuimen licht en samendrukbaar zijn, vormen ze een uitstekend vul- en verpakkingsmateriaal.
• Een schuim met gesloten cellen dat syntactisch schuim wordt genoemd, bestaat uit holle deeltjes in een matrix. Dit type schuim wordt gebruikt om harsen met vormgeheugen te maken. Syntactische schuimen worden ook gebruikt in de ruimte en diepzee-exploratie.
• Zelfhuid of integraal huidschuim bestaat uit een dichte huid met een kern met een lagere dichtheid. Dit type schuim wordt gebruikt om schoenzolen, matrassen en babyzitjes te maken.