Ορισμός αφρού στη χημεία

Ένας αφρός είναι μια ουσία που παράγεται από την παγίδευση του αέρα ή αέριο φυσαλίδες μέσα σε ένα στερεό ή υγρό. Συνήθως, ο όγκος του αερίου είναι πολύ μεγαλύτερος από τον όγκο του υγρού ή του στερεού, με τα λεπτά φύλλα να διαχωρίζουν τους θύλακες αερίων.

Ένας άλλος ορισμός του αφρού είναι ένα φυσαλίδες υγρό, ιδιαίτερα εάν τις φυσαλίδες, ή αφρός, είναι ανεπιθύμητα. Ο αφρός μπορεί να εμποδίσει τη ροή ενός υγρού και να εμποδίσει την ανταλλαγή αερίων με τον αέρα. Μπορούν να προστεθούν αντι-αφριστικοί παράγοντες σε ένα υγρό για να βοηθήσουν στην αποτροπή σχηματισμού φυσαλίδων.

Ο όρος αφρός μπορεί επίσης να αναφέρεται σε άλλα φαινόμενα που μοιάζουν με αφρούς, όπως το αφρώδες ελαστικό και ο κβαντικός αφρός.

Πρέπει να πληρούνται τρεις προϋποθέσεις προκειμένου να σχηματιστεί ο αφρός. Απαιτείται μηχανική εργασία για την αύξηση της επιφάνειας. Αυτό μπορεί να συμβεί με ανάδευση, διασπορά ενός μεγάλου όγκου αερίου σε ένα υγρό, ή έγχυση αερίου σε ένα υγρό. Η δεύτερη προϋπόθεση είναι ότι

Οι αφροί μπορεί να είναι ανοιχτές κυψέλες ή κλειστές κυψέλες στη φύση. Οι πόροι συνδέουν τις περιοχές αερίου σε αφρούς ανοιχτού κυττάρου, ενώ οι αφροί κλειστού κυττάρου έχουν κλειστά κύτταρα. Τα κύτταρα συνήθως διαταράσσονται στη διάταξη τους, με ποικίλα μεγέθη φυσαλίδων. Τα κύτταρα παρουσιάζουν ελάχιστο εμβαδόν επιφανείας, σχηματίζοντας κυψελοειδή σχήματα ή επιχρίσματα.

Οι αφροί σταθεροποιούνται από το φαινόμενο Marangoni και από van der Waals. Το φαινόμενο Marangoni είναι μια μεταφορά μάζας κατά μήκος της διεπαφής μεταξύ των υγρών λόγω κλίσης επιφανειακής τάσης. Στους αφρούς, το αποτέλεσμα επενεργεί στην αποκατάσταση των ελασμάτων (δίκτυο διασυνδεδεμένων μεμβρανών). Οι δυνάμεις Van der Waals σχηματίζουν ηλεκτρικά διπλά στρώματα όταν υπάρχουν διπολικές επιφανειοδραστικές ουσίες.

Οι αφροί αποσταθεροποιούνται καθώς οι φυσαλίδες αερίων αυξάνονται μέσω αυτών. Επίσης, η βαρύτητα τραβάει το υγρό προς τα κάτω σε αφρό υγρού αερίου. Η οσμωτική πίεση αποβάλλει τα ελάσματα λόγω των διαφορών συγκέντρωσης σε ολόκληρη τη δομή. Η πίεση Laplace και η αποσυνδετική πίεση δρουν επίσης για την αποσταθεροποίηση των αφρών.

Παραδείγματα αφρών που σχηματίζονται από αέρια σε υγρά περιλαμβάνουν τη κτυπημένη κρέμα, τον επιβραδυντικό φωτιάς και τον αφρό σαπουνόφουσκες. Η ανύψωση της ζύμης ψωμιού μπορεί να θεωρηθεί ως ημιστερεός αφρός. Οι στερεοί αφροί περιλαμβάνουν ξηρό ξύλο, αφρό πολυστερίνης, αφρό μνήμης και ματ αφρό (όπως για κάμπινγκ και γιόγκες χαλάκια). Είναι επίσης δυνατό να δημιουργηθεί αφρός με τη χρήση μετάλλου.

Οι φυσαλίδες και ο αφρός του μπάνιου είναι διασκεδαστικές χρήσεις αφρού, αλλά έχει και πολλές πρακτικές χρήσεις.

• Πυρκαγιά αφρός χρησιμοποιείται για την κατάσβεση των πυρκαγιών.
• Οι στερεοί αφροί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ισχυρών αλλά ελαφρών υλικών.
• Οι συμπαγείς αφροί είναι εξαιρετικοί θερμικοί μονωτήρες.
• Οι στερεοί αφροί χρησιμοποιούνται για την κατασκευή συσκευών επίπλευσης.
• Επειδή οι συμπαγείς αφροί είναι ελαφροί και συμπιέσιμοι, κάνουν ένα εξαιρετικό υλικό πλήρωσης και συσκευασίας.
• Ένας αφρός κλειστού κυττάρου ονομάζεται σύνταγμα αφρού αποτελείται από κοίλα σωματίδια σε μια μήτρα. Αυτός ο τύπος αφρού χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ρητίνης μνήμης σχήματος. Συντακτικοί αφροί χρησιμοποιούνται επίσης για εξερεύνηση στο διάστημα και στη βαθεία θάλασσα.
• Το αφρώδες δέρμα ή ο ολόσωμος αφρός αποτελείται από ένα πυκνό δέρμα με πυρήνα χαμηλότερης πυκνότητας. Αυτός ο τύπος αφρού χρησιμοποιείται για την κατασκευή σόλας υποδημάτων, στρώματος και καθισμάτων για μωρά.