Efekt orzecha brazylijskiego… rozgryziony. To zjawisko znamy wszyscy z piaskownicy

Bawiąc się wiaderkiem w piaskownicy, bardzo często wsypywaliśmy do środka nie tylko piasek, ale również drobne kamienie i żwir. Przy potrząsaniu wiaderkiem dobrze było widać, jak największe ziarna i okruchy były wynoszone na samą górę wiaderka, a najdrobniejszy piach pozostawał na dnie. Zjawisko to znamy jako efekt orzecha brazylijskiego. Naukowcy z Polski i Holandii odkryli dodatkowe, zaskakujące fakty na jego temat.
Efekt orzecha brazylijskiego… rozgryziony. To zjawisko znamy wszyscy z piaskownicy

Tak naprawdę efekt orzecha brazylijskiego, choć znamy z piaskownicy, to został nazwany z zupełnie innego powodu. Wystarczy przeprowadzić prosty domowy eksperyment. Wsypmy do saszetki kilka rodzajów orzechów o różnej wielkości. Następnie potrząśnijmy woreczkiem. Dostrzeżemy, że największe elementy – czyli orzechy brazylijskie – znajdują się na powierzchni mieszanki. Od tej obserwacji wziął swoją nazwę opisywany efekt.

Czytaj też: Temat… rzeka, czyli co robi piasek w wodzie? Eksperyment w akwarium ujawnia nasze błędne myślenie

Naukowcy z Polscy i Holandii zbadali przebieg zjawiska w nieco innym środowisku. Polską stronę w zespole reprezentował Jeffrey C. Everts z Instytutu Chemii Fizycznej PAN i Wydziału Fizyki UW. Na łamach PNAS przedstawili oni wyniki badań w układach koloidalnych, czyli takich, które składają się najczęściej z dwóch faz, gdzie jedna jest rozproszona w drugiej (np. mgła, dym, piana mydlana czy mleko).

Efekt orzecha brazylijskiego może zachodzić także bez dostawy energii

Chociaż daleko wiaderku z piaskownicy do układu koloidalnego, to zachodzi w obydwu ten sam efekt orzecha brazylijskiego. Jednakże co innego go wywołuje. Do tej pory panował pogląd, że potrzeba dostarczyć energię, aby większe ziarna zostały wyniesione na powierzchnię. W przykładzie z dzieciństwa było to nasze potrząsanie wiaderkiem. Podczas robienia tego drobniejsze ziarna wypełniają puste przestrzenie, jakie powstają przy dnie, tym samym wypychając kamyki i żwir do góry.

Okazuje się, że do uzyskania tego efektu nie zawsze energia jest potrzebna. W koloidach, gdzie cząstki są naładowane dodatnio, dochodzi do efektu wskutek ruchów Browna (chaotycznych ruchów cząstek powstających w wyniku zderzania się zawiesiny z płynem) i co najważniejsze – bez dostarczenia energii z zewnątrz.

Czytaj też: Czemu mokry piasek nadaje się do budowy zamków, a suchy nie?

Badacze przedstawili model eksperymentalny, który dowiódł prawdziwości ich hipotezy. Ich odkrycie można uznać za brakującą cegiełkę w wiedzy o efekcie orzecha brazylijskiego. Co istotne, chociaż sama nazwa zjawiska może budzić u nas uśmiech, to jest ono niezwykle ważne w wielu praktycznych zastosowaniach przy oddzielaniu cząstek. Uczeni wymieniają tutaj chociaż izolowanie komórek z krwi, prace nad trwałością farb i atramentów czy stabilizacją emulsji.