モールが作る不思議なシャボン膜

モールで立方体をつくり、石けん水に浸けて引き上げると、枠に石けん膜が張ります。石けんという界面活性物質の性質と、少しだけ膜の張り方のでき方そのものも考えてみる機会とします。

「動　画」モールを石けん水に入れて引き上げる

「動　画」モールをらせん状にもしてみた

「解　説」シャボン膜は、石けんの主成分である界面活性物質が空気側に疎水基を向けて並び、内部の水を挟んだ三層構造ができているとみなすことができます。このシャボン膜ですが、動画にもあるとおり、操作の仕方によってやや形が異なることはありますが、基本は動画の最初の方に出てくる正方形ができることが多いようです。この形は、膜の表面積を最小限にとどめてエネルギー的に最も安定した形状を作り出そうとする働きによって説明することができます。化学的な観点からは、表面張力が最小になるように…これは表面積が最小になるという意味とほぼ同様です。ですので、シャボン膜が立体を形成する際に、それぞれの面の面積が最小になるような条件を探ればよいことになります。確かに、数学的に楽しい考察は可能ですが、実際の物質の挙動は、そう単純にはいかないこともあります。動画では、ゆっくりモールを引き上げると六面(サイコロ状)になるケースを紹介していますが、これはモールに保持されるシャボン液の供給量が多いことが関係しています。さらに、引き上げてからまた少し戻してから再度引き上げると、中心部に小さな立方体が現れる例も紹介しています。しかも、その立方体が、やや膨らんでいるので空気を含む際の膜の内外での微妙な圧力差や、シャボン液自身の重量も関係ありそうなことがわかります。

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対(！)にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものが多いので参考にして下さい。