影响泡沫稳定性的因素

泡沫破坏的过程，主要是隔开液体的液膜由厚变薄，直至破裂的过程。因此，泡沫的稳定性主要决定于排液快慢和液膜的强度。影响泡沫稳定性的主要因素，亦即影响液膜厚度和表面膜强度的因素，比较复杂。

（一）表面张力

泡沫生成时，伴随液体表面积增加，体系的能量（表面能）也相应增加。泡沫破坏时，体系的能量也相应下降。若液体的表面张力较低，则泡沫形成时体系能量增加相对较少，而泡沫破坏时体系的能量下降也较少。因此。液体低的表面张力有利于泡沫的形成及其稳定，例如，纯水的表面张力很高，不能生成泡沫。当肥皂溶于水后，水溶液的表面张力很低，不仅容易生成泡沫，而且相当稳定。水中加入其他表面活性剂大多也有类似情况。但是表面张力并不是影响泡沫稳定性的唯一因素，如一些纯有机液体，如乙醇、庚烷、苯及四氯化碳等，它们的表面张力比纯水低得多，而与肥皂水溶液相近，却不易形成泡沫。

自能量观点考虑，低表面张力对于泡沫的形成较为有利，因为生成一定总表面积的泡沫时，可以少做功，但是，不能保证生成的泡沫有良好的稳定性。只有当液体表面能形成有一定强度的表面膜时，低表面张力才有助于泡沫的稳定。因为根据液体压力与曲率关系的Laplace公式，泡沫液膜的P ateau交界处与平面膜间的压差与表面张力成正比，表面张力低则压差小，从而排液速度较慢，液膜变薄也较慢，有利于泡沫稳定。

（二）表面黏度

决定泡沫稳定性的关键因素为液膜的强度，而液膜强度的一个主要性质是实验中可测得的表面黏度。表面吸附膜的强度越大，则表面黏度越大，泡沫寿命也越长。表面膜的强度与表面吸附分子间的相互作用有关，相互作用大者强度亦大。一般蛋白质分子较大，分子间作用较强（特别是分子间可有大量氢键形成，相互作用更为强烈），故其水溶液所形成的泡沫稳定性亦较好。一般疏水基中分支较多的表面活性剂，分子间相互作用较直链者差，因而溶液的表面黏度较小，泡沫稳定性亦差。

（三）液体黏度

表面黏度大时，泡沫液膜往往不易破坏。这里有两种作用，一为增加液膜表面强度，另一则为使液膜的表面膜邻近的液体不易排出（因表面黏度大，邻近表面吸附层的液体也不易流动之故）。由此可见，若液体本身的黏度较大，则液膜中液体排出较为不易，液膜厚度变小的速度较慢，因而延缓了液膜破裂时间，增加了泡沫的稳定性。但是液体的内部黏度仅为一辅助因素，若无表面吸附膜形成，则即使内部黏度大也不一定能形成稳定的泡沫。

（四）表面张力的修复作用

泡沫形成时，泡沫的液膜必须具有一定形式的弹性，以便缓冲液膜局部受力而伸展、变薄，起到防止液膜破裂的作用。对于表面活性剂吸附于表面的液膜，扩大其表面积将降低表面吸附分子的密度，同时表面张力增大，于是进一步扩大表面需要做更大的功。液膜表面积的收缩，则将增加表面吸附分子的密度，同时表面张力降低，于是不利于进一步的收缩。因此，表面活性剂吸附于表面的液膜，有反抗表面扩张或收缩的能力。此即有所谓表面弹性者，亦即上述的“修复”或“复原”作用。纯液体没有表面弹性，因其表面张力不会随表面积变化，从而不能形成稳定的泡沫。

对于此种作用，应考虑有两种不同的过程。一种是自低表面张力区域迁移表面吸附分子至高表面张力区域的过程（如上述），另一种则为溶液中的表面活性剂分子吸附至表面的过程。后一种过程亦可使受冲击液膜的表面张力恢复至原值，同时也恢复了表面吸附分子的密度。但若此过程进行较快，即吸附速度快时，则在液膜扩张部分所缺少的吸附分子将大部分由吸附来补足，而不是通过第一种过程的表面迁移。于是，受冲击部分液膜的表面张力和吸附分子的密度虽可复原，但变薄的液膜并未重新变厚（因无迁移分子带来溶液）。这样的液膜，其强度较差，因而泡沫的稳定性也较差。

（五）气体通过液膜的扩散

一般形成的泡沫中，气泡大小总是不均匀的。由于毛细压力的存在（Laplace关系），小泡中气体的压力比大泡高，于是，气体自高压的小泡中透过液膜扩散至低压的大泡中，造成小泡变小（直至消失）、大泡变大，最终泡沫破坏的现象。此种气体透过液膜的扩散，在浮于液面的单个气泡中清楚地表现出来：气泡随时间增长而逐渐变小，以至最终消失。一般可利用液面上气泡半径随时间变化的速率来衡量气体透过性。

气体透过性低者表面黏度高，泡沫稳定性亦较好；反之亦然（虽不完全对应，因还与其他因素，如膜厚等也有关系）。这些实验事实说明，气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有相当大关系，表面吸附分子越紧密，则气体越难透过。

（六）表面电荷的影响

如果泡沫的液膜两个表面带有相同符号的电荷，则两表面将互相排斥，以防止液膜变薄乃至破裂。离子性表面活性剂作为起泡剂时，由于表面吸附，表面活性离子会富集于表面。如C ₂H₂₅SO₄Na，即形成一层带负电荷的表面，反离子Na⁺则分布于液膜溶液中（溶液中也有表面活性离子，但比起吸附层来，密度很小），组成了表面双电层。当液膜变薄至一定程度时，两表面的电相斥作用开始变得显著起来，防止液膜进一步变薄。在液膜较厚时此种作用不大。溶液中电解质浓度较高时，扩散双电层压缩，减少了液膜两边的电相斥作用，膜厚度变小，降低了泡沫的稳定性。