Mayonnaiseeffekt forklarer opdeling af viskositetsligningen fra 1929

Mayonnaise er en fast bestanddel i næsten enhver husstand, alligevel er grunden til, at den er så tyk og tyktflydende, et mangeårigt uløst problem inden for fysisk kemi:hvorfor øger æggeblommen til en løbende blanding af olie og vand viskositeten tusinde gange? Og, mere generelt, hvorfor udviser viskositeten af ​​alle opløsninger en uforudsigeligt stor stigning i viskositeten, når der tilsættes en stor mængde opløst stof eller overfladeaktivt stof (f.eks. æggeblomme)?

Jones-Dole-ligningen fra 1929, som præcist forudsiger ændringer i viskositet i opløsninger ved lavere koncentrationer, nedbrydes ved højere koncentrationer (over 1 molar) som dem, der findes i sirup og mayonnaise. Indtil nu, den hurtige stigning i viskositet ved høje koncentrationer er ikke blevet forklaret med hverken et matematisk udtryk eller en mikroskopisk fysisk teori.

Nu i en ny undersøgelse, Klaas Wynne, professor i kemisk fysik ved University of Glasgow, har foreslået det, han kalder "mayonnaise -effekten" for at forklare den dramatiske stigning i viskositet, der ikke kun forekommer i mayonnaise, men i alle stærkt koncentrerede løsninger. Hans resultater er offentliggjort i en nylig udgave af Journal of Physical Chemistry Letters .

"'Mayonnaise -effekten' er en dejlig simpel lille idé, der har meget bredere anvendelighed:under alle omstændigheder, hvor en væske er struktureret på en eller anden måde, viskositeten vil stige ikke -lineært på grund af tilstedeværelsen af ​​en virtuel jamming -overgang ved en meget høj koncentration, "Fortalte Wynne Phys.org . "Derfor, mayonnaiseeffekten gælder også for den indre struktur i ioniske væsker ved stuetemperatur, i dybe eutektiske opløsningsmidler, koncentrationsudsving nær kritiske punkter, og naturligvis flydende blandinger inklusive mayonnaise. Mayonnaiseeffekten gælder for alle opløsninger og flydende blandinger, og er derfor meget bredt anvendelig. "

I sit papir, Wynne forklarer, hvordan jamming -overgangen sker. Når et opløst stof indeholdende ioner tilsættes til en opløsning, flydende molekyler (f.eks. vand) danner klynger omkring ionerne. Ved en kritisk koncentration, ion/væske -klyngernes bevægelse fryser eller fastklemmer.

Som Wynne forklarer, tilgangen til denne jamming-overgang markerer overgangen fra regimet beskrevet af Jones-Dole-ligningen til et regime, hvor viskositeten stiger meget hurtigere. Mayonnaiseeffekten, derefter, er et eksempel på en kolligativ egenskab, hvilket betyder, at det primært afhænger af koncentrationen af ​​det opløste stof frem for af det opløste stoffets kemiske eller fysiske egenskaber.

For matematisk at beskrive viskositetens afhængighed af koncentration, Wynne har foreslået ændringer af Jones-Dole-ligningen, motiveret af Vogel-Fulcher-Tammann-ligningen, der beskriver viskositeten af ​​underkølede væsker og glas, når de nærmer sig den kritiske glasovergangstemperatur. Wynne viste, at den nye modificerede ligning giver en god pasform til mange af de tidligere offentliggjorte viskositetsdata, andre end et par forventede afvigelser. Resultaterne afslører en sammenhæng mellem glasdannelse og mayonnaise, som i begge tilfælde afhænger viskositeten af ​​koncentration på lignende måde.

I fremtiden, Wynne planlægger at undersøge konsekvenserne af mayonnaiseeffekten yderligere.

"Jeg er i øjeblikket enormt interesseret i den fysiske manipulation af faseovergange såsom afblanding af væsker og kerneformning af krystaller, hvor mayonnaiseeffekten spiller en vigtig rolle, "Sagde Wynne.

© 2018 Phys.org