Skumdefinition i kemi

Ett skum är ett ämne som framställs genom att fånga luft eller gasbubblor inuti ett fast ämne eller vätska. Vanligtvis är gasvolymen mycket större än för vätskan eller fast substans, med tunna filmer som separerar gasfickor.

En annan definition av skum är en bubblande vätska, särskilt om bubblorna eller skummet är oönskade. Skum kan hindra vätskans flöde och blockera gasutbyte med luft. Skumdämpande medel kan sättas till en vätska för att förhindra att bubblor bildas.

Termen skum kan också hänvisa till andra fenomen som liknar skum, såsom skumgummi och kvantskum.

Hur skum bildas

Tre krav måste uppfyllas för att skum ska bildas. Mekaniskt arbete behövs för att öka ytan. Detta kan ske genom omrörning, spridning av en stor volym gas i en vätska eller genom att injicera en gas i en vätska. Det andra kravet är att ytaktiva ämnen eller ytaktiva komponenter måste vara närvarande för att minska ytspänningen. Slutligen måste skummet formas snabbare än det bryts ned.

Skum kan ha öppen cell eller stängd cell. Porerna förbinder gasregionerna i skum med öppen cell, medan skum med slutna celler har inneslutna celler. Cellerna är vanligtvis oroliga i deras arrangemang, med olika bubbelstorlekar. Cellerna uppvisar minimal ytarea och bildar bikakeformer eller tessellationer.

Skum stabiliseras av Marangoni-effekten och av van der Waals-krafter. Marangoni-effekten är en massöverföring längs gränssnittet mellan vätskor på grund av ytspänningsgradienten. I skum fungerar effekten för att återställa lameller (ett nätverk av sammankopplade filmer). Van der Waals-krafter bildar elektriska dubbla lager när dipolära ytaktiva ämnen finns.

Skum destabiliseras när gasbubblor stiger genom dem. Tyngdkraften drar också vätska nedåt i ett flytande gasskum. Osmotiskt tryck dränerar lameller på grund av koncentrationsskillnader i hela strukturen. Laplace-tryck och angränsande tryck verkar också för att destabilisera skum.

Exempel på skum

Exempel på skum bildade av gaser i vätskor inkluderar vispad grädde, brandhämmande skum och såpbubblor. Rising bröddej kan betraktas som ett halvfast skum. Massiva skum inkluderar torrt trä, polystyrenskum, minneskum och mattskum (som för camping- och yogamattor). Det är också möjligt att skapa ett skum med metall.

Skumanvändningar

Bubblor och badskum är roliga användningar av skum, men det har många praktiska användningsområden också.

• Brandhämmande skum används för att släcka bränder.
• Massiva skum kan användas för att konstruera starka men ändå lätta material.
• Massiva skum är utmärkta värmeisolatorer.
• Massiva skum används för att tillverka flotationsanordningar.
• Eftersom fasta skum är lätta och komprimerbara, utgör de ett utmärkt fyllnings- och förpackningsmaterial.
• Ett skum med slutna celler som kallas ett syntaktiskt skum består av ihåliga partiklar i en matris. Denna typ av skum används för att skapa formminnehartser. Syntaktiska skum används också i rymden och utforskningen av djuphavet.
• Självhud eller integrerat hudskum består av en tät hud med en kärna med lägre densitet. Denna typ av skum används för att skapa skosulor, madrasser och babysitsar.