مضاد للفقاعات

الفقاعة المضادة هي قطرة سائلة محاطة بغشاء رقيق من الغاز ، ^{[ 1 ]} على عكس فقاعة الغاز ، وهي كرة من الغاز محاطة بسائل. تتشكل الفقاعات المضادة عندما تسقط قطرات سائلة أو تتدفق بشكل مضطرب في نفس السائل أو سائل آخر. يمكن أن تطفو هذه الفقاعات على سطح سائل كالماء، وفي هذه الحالة تُسمى أيضًا كريات الماء ، أو يمكن أن تغمر تمامًا في السائل الذي تتجه إليه.

الفقاعات المضادة ظاهرة شائعة ولكنها غير معروفة على نطاق واسع ، ويعود ذلك جزئيًا إلى تشابهها مع فقاعات الهواء، وجزئيًا إلى طبيعتها العابرة أو قصيرة الأمد. ^{[ 2 ]} وباستخدام محاليل معينة ( صابونية )، يمكن جعلها تدوم لفترة أطول بكثير. ^{[ 3 ]}

يمكن تكوين فقاعات مضادة عن طريق ترك قطرات من ماء الصنبور تتساقط في وعاء ماء مضاف إليه قطرة أو قطرتان من الصابون. كما تم إنتاجها باستخدام عامل تباين الموجات فوق الصوتية . ^{[ 4 ]} ونظرًا لعدم استقرارها بطبيعتها، يصعب تكوينها. ^{[ 5 ] [ 6 ]} يقلل الصابون من التوتر السطحي للماء، مما يسمح لغشاء الهواء المحيط بالقطرة بالبقاء في مكانه لأكثر من جزء من الثانية. ولأن الفقاعات المضادة سهلة التكوين في المنزل، فقد حظيت باهتمام مجلات العلوم الشعبية. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

كما أن فقاعات الصابون ، التي تحتوي على هواء في داخلها وخارجها، لها قوة طفو سالبة وتميل إلى الغرق نحو القاع، فإن الفقاعات المضادة، التي تحتوي على ماء في داخلها وهواء في خارجها، لها قوة طفو موجبة وتميل إلى الصعود نحو سطح الماء. ولكن، كما يمكن ملء فقاعات الصابون بغاز أخف وزنًا لإكسابها قوة طفو موجبة، يمكن ملء الفقاعات المضادة بسائل أثقل وزنًا لإكسابها قوة طفو سالبة. استخدام قشة شرب لإسقاط قطرات من محلول سكري على ماء صابوني سينتج فقاعات مضادة تغرق.

عادةً ما تنفجر فقاعات الماء عند ملامستها قاع أو جدار الوعاء الذي يحتوي على السائل. يمكن منع ذلك بإضافة بضع ملاعق صغيرة من السكر إلى الماء والصابون وتركه ليذوب قليلاً (دون تحريكه). سيؤدي ذلك إلى تكوين طبقة أكثر كثافة من الماء والسكر في قاع الوعاء. بعد ذلك، ستغوص فقاعات الماء المصنوعة من محلول السكر عبر الماء وتستقر فوق الطبقة الأكثر كثافة في القاع. يمكن أن تدوم فقاعات الماء المصنوعة بهذه الطريقة لعدة دقائق.

تتكون طبقات الفقاعة المضادة من الماء، الذي تغمر فيه، والهواء، والماء المحبوس في الهواء.

يختلف سلوك الفقاعات المضادة عن سلوك فقاعات الهواء بثلاث طرق أساسية، ويوفر وسيلة سهلة للتعرف عليها:

• تُحفظ الفقاعات المضادة في مكانها بفعل التوتر السطحي ، وتتحرك بسرعة على سطح الماء. كما يمكن ملاحظة ارتدادها عن الأجسام الأخرى في الماء (مثل فقاعات الهواء) وعن جوانب الوعاء بطريقة مشابهة لحركة كرات البلياردو.
• في الظروف العادية، تكون الفقاعات المضادة قصيرة العمر. قد تدوم فقاعة الهواء ذات الغلاف الصابوني عدة دقائق. أما الفقاعات المضادة، فغالباً ما يكون عمرها بضع ثوانٍ أو أقل؛ ومع ذلك، إذا تم معادلة الجهد الكهربائي بين السائل الداخلي والخارجي، فقد تدوم الفقاعات المضادة لمدة مماثلة أو أطول من فقاعات الهواء. ويمكن إنتاج فقاعات مضادة تدوم لعشرات الساعات على الأقل عن طريق امتصاص جزيئات غروانية عند أسطح التماس بين الهواء والماء في الفقاعة المضادة.
• تُكسر الفقاعات المضادة الضوء بطريقة مختلفة عن فقاعات الهواء. ولأنها قطرات ماء، فإن الضوء الداخل إليها ينكسر عائدًا إلى مصدره بنفس طريقة تكوّن قوس قزح. وبسبب هذا الانكسار، تظهر الفقاعات المضادة بمظهر ساطع.

إذا أمكن تثبيت الفقاعات المضادة، فيمكن استخدامها لتكوين رغوة طويلة الأمد تُعرف باسم "مضاد الرغوة". ومن الاستخدامات المحتملة لمضاد الرغوة استخدامه كمادة تشحيم، أو استخدام الممرات الدقيقة التي تخترقه كمرشح للهواء أو الغازات الأخرى.

يمكن استخدام الفقاعات المضادة نفسها في عمليات كيميائية مثل إزالة الملوثات من مداخن المصانع. كما يمكن استبدال الهواء الموجود في أغلفة هذه الفقاعات بسائل آخر لاستخدامه في أنظمة توصيل الأدوية، وذلك بتكوين غلاف من البوليمر السائل حول الدواء. ثم يتم تقوية البوليمر باستخدام الأشعة فوق البنفسجية لتكوين كبسولة مملوءة بالدواء.

أثبتت الفقاعات المضادة المجهرية جدواها في التصوير التوافقي . ^{[ 9 ] [ 10 ]} وقد اقتُرح دمج العلاجات في لبّ الفقاعات المضادة. يمكن استخدام هذه الفقاعات المحملة بالأدوية في توصيل الأدوية الموجه بالموجات فوق الصوتية ، حيث تُحدث الموجات الصوتية نبضات كافية على سطح الفقاعة المضادة لإطلاق لبّها الحامل للدواء. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

يمكن إطالة عمر الفقاعة المضادة على سطح الماء عن طريق جعل الماء أسفلها يهتز. ^{[ 13 ] [ 14 ]} وقد أُطلق على هذه الفقاعات المضادة اسم "الفقاعات المتحركة"، واقتُرح استخدامها كنموذج للسلوك الكمي . ^{[ 15 ]} وهناك طريقة أخرى لزيادة عمر الفقاعات المضادة وهي تطبيق ما يُسمى بتثبيت بيكرينغ. ^{[ 16 ]}

• Antibubble.org
• chemistry-chemists.com