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问题

为什么水不会起沫,尿和冰红茶会？

回答
这个问题很有意思，它涉及到一些有趣的物理和化学知识。为什么清水跟水龙头里流出来的普通水一样，通常不会起泡，而尿和冰红茶却容易出现泡沫呢？这背后有几个关键的原因：

为什么清水不怎么起泡？

首先，我们得弄清楚“起泡”是怎么回事。泡沫本质上是气体（通常是空气）分散在液体中的一种状态。要形成稳定的泡沫，你需要：

1. 表面活性物质： 液体需要含有一些能降低表面张力的成分。表面张力是液体表面分子之间互相吸引的力量，它会让液体倾向于收缩成最小的表面积，比如水滴的样子。如果表面张力很高，气泡很难在液体里稳定存在，会很快破裂。
2. 搅动或气体注入： 需要有某种方式将气体（通常是空气）引入液体中，并将其分散成小气泡。这可以通过搅动、倾倒、或者通入气体来实现。
3. 稳定的结构： 气泡壁（液膜）需要足够坚固，能够抵御内部压力和外部扰动，不至于轻易破裂。

普通纯净水，比如蒸馏水，之所以不怎么起泡，是因为它非常“干净”，缺乏能够显著降低表面张力的物质。它的表面张力相对较高。当你搅动它时，虽然也能暂时产生一些气泡，但这些气泡的壁是由纯水组成的，非常薄且不稳定，很容易就被较高的表面张力拉破，气体就迅速逃逸了，所以你看不到持久的泡沫。

为什么尿会起泡？

尿液之所以容易起泡，是因为它不是纯水。尿液是人体排泄的代谢废物，其中含有各种各样的成分，最关键的是：

尿素： 这是尿液中最主要的有机溶质，是蛋白质代谢的产物。尿素分子具有一定的极性，能够与水分子相互作用，但同时，它也可以吸附在空气液体界面上，降低液体的表面张力。
其他有机物和无机盐： 尿液中还含有各种蛋白质、氨基酸、电解质（如钠、钾、氯化物）以及其他代谢产物。这些物质，特别是其中一些具有两亲性（即分子同时有亲水和疏水的部分）的有机物，往往是天然的表面活性剂。它们在空气液体界面聚集，形成一层“保护膜”，使得进入液体中的空气能够形成更稳定、更持久的气泡。

当尿液被搅动、倾倒或者在排尿过程中从较高的位置落下时，空气就会被卷入其中。尿素和其它表面活性物质会迅速吸附到新形成的气泡壁上，降低气泡的表面张力，并增加液膜的粘度。这使得气泡不容易破裂，堆积起来就形成了可见的泡沫。

有些时候，尿液泡沫的多少和性质还能反映身体状况。比如，如果尿液中蛋白质含量异常升高（如肾脏问题），泡沫可能会更丰富、更持久。

为什么冰红茶会起泡？

冰红茶的起泡能力，同样归功于它复杂的成分：

茶多酚（儿茶素）： 茶叶中含有大量的茶多酚，尤其是儿茶素类。这些化合物分子结构复杂，其中一些具有显著的降低表面张力的能力。它们可以在空气液体界面形成吸附层。
蛋白质和氨基酸： 茶叶中也含有少量的蛋白质和氨基酸。这些物质本身就具有一定的表面活性，可以帮助稳定泡沫。
糖分（如果你加了糖）： 虽然不是主要原因，但糖分可以增加液体的粘度，这在一定程度上也有助于延长泡沫的寿命。
风味物质和色素： 茶本身含有各种风味物质和色素，它们也可能对泡沫的形成和稳定性产生一定影响。

当你摇晃或倾倒冰红茶时，空气被卷入液体中。茶多酚和蛋白质等物质会迅速聚集到气泡的表面，就像前面提到的尿液一样，它们降低了表面张力，并增强了气泡壁的稳定性，使得泡沫能够持久存在。

冰红茶的泡沫通常呈现出一种诱人的、金黄色的色泽，这是因为茶叶的色素也存在于泡沫壁的液体中。而且，有时候你可能会注意到，即使是同一款冰红茶，刚倒出来的时候泡沫很多，放置一段时间后会变少，这也很正常，因为气泡会缓慢地合并或破裂，其中的表面活性物质也会逐渐重新分布。

总结一下：

简而言之，水不会起泡是因为它缺乏能有效降低表面张力的物质。而尿液和冰红茶之所以会起泡，是因为它们都含有不同种类的“表面活性剂”——尿液中有尿素、蛋白质等，冰红茶中有茶多酚、蛋白质等。这些物质能够吸附在空气液体界面，降低表面张力，并形成更稳定、更持久的泡沫结构，使我们在搅动或倾倒时能够观察到明显的泡沫现象。

网友意见

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这是个不错的问题。

其实水也是会起泡沫的，一切液体都可以产生泡沫（甚至汞），但是差异是在泡沫的寿命上。纯水是因为泡沫的寿命太短，所以当你在搅拌液体形成泡沫之后，在液体平静下来以便你观察之前，泡沫就都已经破碎了。对于纯液体，液体能够产生气泡的能力仅仅取决于这个液体的粘度。

所以说，我们经过上面这一段阐述，其实已经无形中把这个问题转化为了另一种更为精确的形式：为什么一些液体的泡沫寿命更长，以尿液和冰红茶为例？这其实是表面活性剂的马伦戈尼效应的效果之一：泡沫的稳定化。

话说尿液可太真实了题主一定是男孩子，我当年上surf chem课的时候用的例子是啤酒来着，你这让我以后怎么喝啤酒

生活中常用到的表面活性剂一般是脂肪酸离子盐、脂肪磺酸盐等，其化学本质是一种双亲性分子（amphiphile），指的是在这种分子的内部同时存在亲水性基团（hydrophilic group）（一般是极性基团如离子盐）和疏水性基团（hydrophobic group）（一般是烃基链）（Figure 1)。

由于液体在重力作用下会发生厚度的再分布，这时候在单个泡沫最上方顶点处（Figure 2c 中的A点）就很容易由于无法支持下方液膜的重量、或是由于表面张力导致的连续液膜破缺，将液膜撕裂，继而导致气泡的破裂。这也基本是最常见的一种泡沫破裂的原理。

当液体中存在其他组分，变成了一个分散系统了的时候，情况则会不一样的多。水中存在一定浓度的表面活性剂之后，则会引发Marangoni效应，这个效应又被称为表面弹性（surface elasticity）。为了说明这个效应的实际效果，我们还要重新看一下Figure 2(c)，就是气泡液体膜最薄的那个部分。液体膜被拉伸意味着新的表面的生成，但由于考虑到此时的液体已经不再是纯液体，而是表面覆盖有表面活性剂/双亲性分子的液体，而新生成的表面却是十分光洁、没有双亲性分子附着的液体表面，这个时候表面活性剂的分布梯度，i.e. 表面自由能的梯度，就会驱动周围的双亲性分子自发向新生成的表面移动，与此同时也就拖曳了一部分水，填补了被拉伸变薄的厚度，实现了自动愈合（self-healing）（Figure 3[1]）。

在尿液中，扮演表面活性剂的角色主要是是大分子蛋白质和一些双亲性小分子。而在冰红茶中，这一角色主要由维生素C、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲对、和焦糖色担任。

以上。

参考

  1. ^ Georgios M. Kontogeorgis, Soren Kiil. Introduction to Applied Colloid and Surface Chemistry.

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