Op zoek naar een robuuste zeepbel

Wekelijks stuit Karel Knip in de alledaagse werkelijkheid op raadsels en onbegrijpelijke verschijnselen. Deze week: pogingen om langlevende zeepbellen te blazen.

Foto NRC Fotodienst

Zijn er veel ballonnen de lucht in gegaan met Koningsdag? Halverwege de week waren de tellingen nog niet binnen, maar het is niet waarschijnlijk. Er is groeiend verzet tegen het oplaten van ballonnen. Ze eindigen hun vlucht altijd in bos en wei en worden dan door allerlei dieren opgegeten. Natuurrubberen ballonnen verteren snel, maar niet snel genoeg. Bovendien schijnen aan latexresten ook nog bezwaren te kleven.

Jammer is het wel. Het had iets aardigs om een ballon terug te vinden met een verweerd kaartje eraan van Tineke (3) in Leek of Coen (8) in Swalmen. Als er op Koninginnedag noordenwind had gestaan vond je er in de Belgische Ardennen soms wel vijf binnen één bosperceel. Je constateerde dat ballonnen naar aarde terugkeren omdat ze barsten, niet omdat ze leeglopen.

Voorbij! Geen ballonnen meer. Laat liever zeepbellen op, is er gesuggereerd, zeepbellen zijn ook mooi. Dat mag zo zijn, misschien zijn ze zelfs mooier, maar ze hebben toch hun tekortkomingen. Je kunt er geen kaartje aan hangen en bij regen willen ze überhaupt niet aan de reis beginnen. ’t Is al een bof als luchtgevulde zeepbellen stijgen willen, want de luchtdruk binnen de bellen is hoger dan daarbuiten. En dan is er nog het gewicht van het zeepsop. De bellen die op de Dam zo aardig omhoog gaan worden door de wind meegevoerd. Ver komen ze niet.

Wie zijn bellen een duwtje in de rug wil geven zal ze moeten vullen met een licht gas: waterstof of helium. Methaan (aardgas) werkt ook goed. Ammoniak? Zuivere stikstof? Alles is beter dan lucht. Zie het Wikipedia-lemma ‘lifting gas’. Watergas, een mengsel van waterstof en koolmonoxide, is ook een interessante optie, al valt nog te bezien hoe snel de verschillende gassen uit de bellen weglekken.

Het klapt zo snel

Verder blijft de zeepbel een fragiel vehikel voor de gassen, vroeg of laat klapt het gevalletje uit elkaar. Je komt er nooit achter waardóór precies. Natuurlijk verzwakt de vrij zwevende bel door verdamping van water, dat is ook experimenteel bevestigd. In een van waterdamp verzadigde omgeving kunnen zeepbellen jarenlang goed blijven, noteerde Cyril Isenberg in 1978 in ‘The science of soap films and soap bubbles’ (door Dover Publications herdrukt).

In de open lucht heeft de bellenblazer de verdamping voor lief te nemen. In principe is de verdampingssnelheid wel wat te beïnvloeden met de samenstelling van het zeepsop, maar in de praktijk zit er weinig verschil in de soppen. Het is altijd een vaatwasmiddel (in de VS steevast Dawn) opgelost in water, gemengd met wat glycerine en suiker. Voor de beste bellen wordt gedestilleerd water gebruikt.

De zeepbel verdampt niet aan alle kanten even snel, er zijn invloeden van wind en warmte, daaruit ontstaan verschillen in oppervlaktespanning en die leiden weer tot stromingen. Het is te zien aan de snel bewegende kleuren op het beloppervlak, die ontstaan door interferentie van licht en coderen als het ware voor de dikte van de zeepfilm. Ook de zwaartekracht brengt stromingen teweeg: zeepbellen zijn aan de onderzijde altijd dikker dan boven. Vroeg of laat veroorzaken de stromingen misschien een fatale verzwakking. Goed bellensop onderdrukt de stromingen of dempt de variaties in oppervlaktespanning, wie zal het zeggen. Hoe zeepbellen barsten als je erin prikt is schitterend in beeld gebracht (Google: bursting soap bubbles), waarom ze het meestal spontaan doen is minder duidelijk. ‘Ook het CO2 in de atmosfeer beperkt de levensduur van zeepfilms,’ zegt Isenberg ergens terloops en zonder nadere uitleg.

Sopjes

Is CO2 de kwaaie pier? Het is niet onaannemelijk want de meeste vaatwasmiddelen zijn licht alkalisch en nemen snel CO2 op. Dat kan zijn invloed hebben op de chemie achter de filmvorming. Hier ligt een kans voor de amateuronderzoeker, want die produceert makkelijk grote hoeveelheden zuiver CO2 uit bakpoeder. Besprenkelen met water is voldoende.

Er werden twee soppen bereid, één van groene zeep met kraanwater en één van Dreft, 1 op 30 verdund met kraanwater en voorzien van een scheut glycerine en wat suiker. Voor het blazen van de bellen werd een plastic aquariumslang gebruikt, daar bleven de bellen goed aan hangen. Het CO2 kwam vrij uit een kom water met bakpoeder. Voor de aardigheid werden ook kommen met ammonia en azijnzuur klaargezet. Je kon er de zeepbellen vlak boven brengen

Beide soppen leverden stevige bellen die makkelijk 12 cm diameter haalden. De vermaarde kleuren waren bij lamplicht niet erg overtuigend maar je kon net zien dat op den duur horizontale banden ontstonden. Teleurstellend: CO2, ammoniak en azijnzuur hadden geen enkele invloed op de levensduur van de zeepbellen, steeds ploften die na zo’n 15 seconden spontaan uit elkaar. Isenberg zei maar wat.

Of niet? Volledigheidshalve werden volgens zijn instructies zeepfilms aangebracht in simpele rechthoekige raampjes van ijzerdraad, zoals op het plaatje. Houd je zo’n film verticaal dan wordt-ie aan de bovenkant langzaam steeds dunner en aan de onderkant dikker. ‘Draining and thinning’, zegt Isenberg. Het effect gaat gepaard met een trage beweging van fel gekleurde, horizontale kleurenbanden van boven naar beneden . En kijk, hierop had het bakpoeder-CO2 wél invloed: het wist de beweging tot stilstand te brengen, ja zelfs om te draaien. Nu de duiding nog.

    • Karel Knip