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一、什么是泡沫？
泡沫定义：是由不溶性气体分散在液体或熔融固体中形成的分散体系。
以我们日常生活中看到的情况为例。比如摇晃一个封闭的矿泉水瓶肯定会起泡，但很快就会破裂。如果把肥皂水放在矿泉水瓶里，泡沫会更丰富，不会破裂，孩子可以拿来吹泡泡。原因是什么？为了说明这一点，下面这张图应该可以理解。地球上的一切都会被引力吸引，水的泡层也不例外。自然会往下流，这叫“引流效应”。
矿泉水或肥皂水都会有这种“排水效果”，那么为什么肥皂水的泡沫能比水的泡沫持久呢？有问题的不是纯净水，而是肥皂水有一些物质可以抵抗排水效果。当然，这是我们著名的表面活性剂。有人说过，如果没有表面活性剂，90%的化工工人都会失业。
表面活性剂的结构在高中就已经被大家研究过了。有一个亲水基团和一个疏水基团(也叫疏水基团)。一般来说，它们有一定的极性，所以两组电荷不同，但它们在水中是如何分布的呢？下图：
亲水基团向内，疏水基团向外。
泡沫只是一层水。此时，表面活性剂的分布如下，如下图所示：
疏水基团面对外部气相，亲水基团面对液体。
根据前面提到的“排水效应”，液相中的水是不断向下流动的，但由于表面活性剂的存在而有所不同。
电荷排斥效应：亲水基带具有相同的电荷，因此它们相互排斥。这种电荷排斥保持泡沫层，并使泡沫在垂直方向保持稳定。
在Maragoni效应：泡沫的内层和外层中，亲水基团和疏水基团之间存在电荷排斥，这横向支撑了泡沫层。
小结一下：
1.只要有液体和气体的混合物，就会有气泡，但引流作用会加速气泡的消失。宏观上，我们说的泡沫其实是“稳定泡沫”。
2.表面活性剂是一种常见的“稳泡”物质。
英国制造了世界上最大的泡沫。
二、洗发水的清洗机理
1.我们洗去的是什么？
答：头发上的污垢主要包括皮脂、汗渍、头皮屑、外界灰尘，以及发蜡、发胶等毛发产品的残留物。在这种污垢中，凡是能溶于水的东西都很容易处理，用水冲洗就会溶解。一些粒径较大的物理粒子很容易处理。水一洗，手一擦，基本就洗掉了。皮脂是最难洗掉的东西。洗碗洗衣服的时候我们都有很深的感触。油锅比电饭煲难洗不是1.2分。
因此，我们应该用洗衣粉洗衣服；用洗洁精洗碗；用洗手液洗手；用洗面奶洗脸；要洗头，你必须用洗发水。这些日化的本质就是五个字——表面活性剂。
2.洗发水工作原理
洗发水含有10-20%的表面活性剂，已经很高了。如果你用一些水在手上擦洗发水，泡沫会上升。这是桌子。
面活性剂在帮忙稳泡。
细究一下洗发水的内部，由于浓度远超cmc（临界胶束浓度），表面活性剂不光分布在表面，更会在内部形成“胶束”，亲水基朝外，憎水基朝内，如下图：
中间形成球状就是胶束
而当这些胶束接触到油污后，“久旱逢甘霖”的憎水基（亲油基）就如同下图一般，紧密团结在油污的周围，将它裹的严严实实，密不透风。这些胶束带着油垢一起，从毛发或皮肤上脱落，溶入水中，如下图：
这个过程叫做乳化，通过表面活性剂将油性物质和水互溶，外观上形成乳液的效果。其实，也并不是所有的乳液都和牛奶一样，很多看起来清澈透明的化妆水也是乳液的一种，只不过是微乳液。
不同粒径乳液的外观不一样，粒径越小，越澄清透明。
三、回到问题：为啥“起的沫少就脏，起的沫多就干净”呢？
这表面活性剂也不是永动机，也要讲能量守恒、物质不灭这些基本法的，当一部分表面活性剂形成了胶束，当好了“乳化”的班，它们就无法分身，去做“起泡”的活了。
除此以外，这里更需要考虑另一个效应，就是油的消泡效应。没错，表面活性剂有稳泡的能力，一物降一物，那么我们就必须研究出来一个消泡的，消泡剂一般有：矿物油、有机硅等，特征就是表面张力比较低的物质。一般公认的消泡机理是：消泡物质必须不溶于起泡液且表面张力低于起泡液，这些不溶于起泡液的颗粒物进入泡膜内部后，引起泡沫不稳定而让泡沫破裂。
上述消泡机理
现在主流的消泡机理就有四种，化学工程师们都很谦虚，他们认为没有一种可以概括所有的消泡现象。所以，chemistry=chem is
try，这真是化学化工有意思的地方。从我们生活经验来说，如果过了好几天再洗头，洗发水起的泡泡确实是少很多的，这并不是洗发水变质了，而是来自以上的道理，我们每个人都可以去试试。
我们还可以得出一个引申的结论，并不是泡沫多才说明洗发水效果好，现在很多领域都已经开始研发使用低泡的表面活性剂，比如低泡洗衣液等，因为泡沫多了，你家的洗衣机就要溢出了，这从另一个方面说明，泡沫并不是越多越好。
总之，表面活性剂是一门很神奇的科学，它可不仅仅是有起泡和乳化作用，还有很多种功能，比如：润湿、清洗、渗透、增溶、增粘等等。在各个领域都会用到，比如：纺织、日化、涂料、造纸、清洗、油田、水处理、润滑油、有机硅、农药等等。
有人说过，如果没有表面活性剂，有90%的化学工作者将会失业。现在一直流行生化环材劝退论，其实我就觉得，如果你学习表面活性剂的话，最起码不会失业。
作者： 鲁超
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来源：新华号 新知问答
