Mayonaise is een hoofdbestanddeel van bijna elk huishouden, maar de reden waarom het zo dik en stroperig is, is een al lang bestaand onopgelost probleem in de fysische chemie:waarom verhoogt het toevoegen van eigeel aan een vloeibaar mengsel van olie en water de viscositeit duizendvoudig? En, algemener, waarom vertoont de viscositeit van alle oplossingen een onvoorspelbare grote toename in viscositeit wanneer een grote hoeveelheid opgeloste stof of oppervlakteactieve stof (zoals eigeel) wordt toegevoegd?

De Jones-Dole-vergelijking uit 1929, die nauwkeurig viscositeitsveranderingen voorspelt in oplossingen bij lagere concentraties, breekt af bij hogere concentraties (boven 1 molair) zoals die aanwezig zijn in siroop en mayonaise. Tot dusver, de snelle toename van de viscositeit bij hoge concentraties is niet verklaard door een wiskundige uitdrukking of een microscopische fysische theorie.

Nu in een nieuwe studie, Klaas Wynne, een professor in de chemische fysica aan de Universiteit van Glasgow, heeft voorgesteld wat hij het "mayonaise-effect" noemt om de dramatische toename van de viscositeit te verklaren die niet alleen in mayonaise optreedt, maar in alle sterk geconcentreerde oplossingen. Zijn resultaten zijn gepubliceerd in een recent nummer van The Journal of Physical Chemistry Letters .

"Het 'mayonaise-effect' is een mooi eenvoudig ideetje dat veel breder toepasbaar is:in ieder geval waarin een vloeistof op de een of andere manier is gestructureerd, de viscositeit zal niet-lineair toenemen door de aanwezigheid van een virtuele storingsovergang bij een zeer hoge concentratie, "Winne vertelde" Phys.org . "Daarom, het mayonaise-effect geldt ook voor de intrinsieke structurering in ionische vloeistoffen op kamertemperatuur, in diepe eutectische oplosmiddelen, concentratieschommelingen in de buurt van kritieke punten, en natuurlijk vloeibare mengsels inclusief mayonaise. Het mayonaise-effect is van toepassing op alle oplossingen en vloeibare mengsels, en is daarom zeer breed toepasbaar."

In zijn krant, Wynne legt uit hoe de storingsovergang ontstaat. Wanneer een opgeloste stof die ionen bevat aan een oplossing wordt toegevoegd, de vloeibare moleculen (bijvoorbeeld water) vormen clusters rond de ionen. Bij een kritische concentratie de beweging van de ionen/vloeistofclusters bevriest of loopt vast.

Zoals Wynne uitlegt, de nadering van deze storende overgang markeert de overgang van het regime dat wordt beschreven door de Jones-Dole-vergelijking naar een regime waarin de viscositeit veel sneller toeneemt. Het mayonaise-effect, dan, is een voorbeeld van een colligatieve eigenschap, wat betekent dat het voornamelijk afhangt van de concentratie van de opgeloste stof in plaats van op de chemische of fysische eigenschappen van de opgeloste stof.

Om wiskundig de afhankelijkheid van viscositeit van concentratie te beschrijven, Wynne heeft wijzigingen voorgesteld aan de Jones-Dole-vergelijking, gemotiveerd door de Vogel-Fulcher-Tammann-vergelijking die de viscositeit beschrijft van onderkoelde vloeistoffen en glazen wanneer ze de kritische glasovergangstemperatuur naderen. Wynne toonde aan dat de nieuwe gewijzigde vergelijking goed past bij veel van de eerder gepubliceerde viscositeitsgegevens, anders dan een paar verwachte uitschieters. De resultaten onthullen een verband tussen glasvorming en mayonaisevorming, omdat in beide gevallen de viscositeit op een vergelijkbare manier afhangt van de concentratie.

In de toekomst, Wynne is van plan de implicaties van het mayonaise-effect verder te onderzoeken.

"Ik ben momenteel enorm geïnteresseerd in de fysieke manipulatie van faseovergangen zoals het ontmengen van vloeistoffen en nucleatie van kristallen waarbij het mayonaise-effect een belangrijke rol speelt, ' zei Wynne.

© 2018 Fys.org