Η Επιστήμη του How Slime Works

Γνωρίζετε Χλαπάτσα. Έχετε κάνει είτε ως ένα έργο επιστήμης ή φυσήξει τη φυσική έκδοση από τη μύτη σας. Ξέρετε τι κάνει το slime διαφορετικό από ένα κανονικό υγρό; Εδώ είναι μια ματιά στην επιστήμη του τι είναι λάσπη, πώς σχηματίζεται, και τις ιδιότητές του ιδιότητες.

Το λάσπη ρέει σαν ένα υγρό, αλλά σε αντίθεση με γνωστά υγρά (π.χ. έλαιο, νερό), την ικανότητά του να ρέει, ή ιξώδες, δεν είναι σταθερή. Έτσι είναι ένα υγρό, αλλά όχι ένα κανονικό υγρό. Οι επιστήμονες αποκαλούν ένα υλικό που αλλάζει το ιξώδες ένα υγρό που δεν είναι Νευτώνιο. Η τεχνική εξήγηση είναι ότι το λάσπη είναι ένα υγρό που αλλάζει την ικανότητά του να αντιστέκεται στην παραμόρφωση σύμφωνα με την τάση διάτμησης ή εφελκυσμού.

Αυτό σημαίνει ότι, όταν ρίχνετε λάσπη ή αφήνετε να ξεφλουδίσει μέσα από τα δάχτυλά σας, έχει χαμηλό ιξώδες και ρέει σαν ένα παχύ υγρό. Όταν συμπιέζετε μια μη-Νευτωνική λάσπη, όπως το λεύκωμα, ή τη λίβρα με τη γροθιά σας, αισθάνεται σκληρά, σαν υγρό στερεό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εφαρμογή του στρες σφίγγει μαζί τα σωματίδια στο λάσπη, καθιστώντας δύσκολο για τους να γλιστρήσουν ο ένας εναντίον του άλλου.

Οι περισσότεροι τύποι λάσπης είναι επίσης παραδείγματα πολυμερών. Τα πολυμερή είναι μόρια που παράγονται συνδέοντας μεταξύ τους αλυσίδες υπομονάδων.

Μια φυσική μορφή του βλεννογόνου είναι βλεννώδης, που αποτελείται κυρίως από νερό, τη γλυκοπρωτεΐνη βλεννίνη και τα άλατα. Το νερό είναι το κύριο συστατικό σε ορισμένους τύπους ανθρωπογενούς λάσπης. Το κλασσικό επιστήμη της επιστήμης η συνταγή αναμιγνύει κόλλα, βόρακα και νερό. Το Oobleck είναι ένα μείγμα αμύλου και νερού.

Άλλοι τύποι λάσπης είναι κυρίως έλαια και όχι νερό. Παραδείγματα περιλαμβάνουν Silly Putty και ηλεκτροστατικό λάσπη.

Οι ιδιαιτερότητες του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ένας τύπος λάσπης εξαρτάται από τη χημική του σύνθεση, αλλά η βασική εξήγηση είναι ότι τα χημικά αναμιγνύονται για να σχηματίσουν πολυμερή. Τα πολυμερή δρουν ως δίχτυ, με τα μόρια να ολισθαίνουν μεταξύ τους.

Για ένα συγκεκριμένο παράδειγμα, εξετάστε τις χημικές αντιδράσεις που προκαλούν κλασική λάσπη και βόρακα:

1. Δύο λύσεις συνδυάζονται για να κάνουν κλασικό λάσπη. Το ένα είναι η αραιωμένη σχολική κόλλα ή η πολυβινυλική αλκοόλη στο νερό. Η άλλη λύση είναι βόραξ (Na₂σι₄Ο₇.10Η₂Ο) σε νερό.
2. Το Borax διαλύεται σε νερό σε ιόντα νατρίου, Na⁺, και ιόντα τετραβορικού.
3. Τα τετραβορικά ιόντα αντιδρούν με νερό για να παράγουν το ΟΗ^- ιόν και βορικό οξύ:
   σι₄Ο₇^2-(υδ) + 7Η₂O 4 Η₃BO₃(υδ) + 2ΟΗ^-(aq)
4. Το βορικό οξύ αντιδρά με νερό για να σχηματίσει ιόντα βορικού:
   H₃BO₃(υδ) + 2 Η₂Ο Β (ΟΗ)₄^-(υδ) + Η₃Ο⁺(aq)
5. Δεσμοί υδρογόνου σχηματίζουν μεταξύ του ιόντος βορικού άλατος και των ΟΗ ομάδων των μορίων πολυβινυλικής αλκοόλης από την κόλλα, συνδέοντάς τα μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα νέο πολυμερές: λάσπη.

Η σταυροσυνδεδεμένη πολυβινυλική αλκοόλη παγιδεύει πολύ νερό, έτσι το βύσμα είναι υγρό. Μπορείτε να ρυθμίσετε τη συνεκτικότητα του λάσπη, ελέγχοντας την αναλογία κόλλας σε βόρακα. Εάν έχετε μια περίσσεια αραιωμένης κόλλας σε σύγκριση με ένα διάλυμα βόρακα, θα περιορίσετε τον αριθμό των διασυνδέσεων που μπορούν να σχηματίσουν και να αποκτήσουν πιο ρευστό λάσπη. Μπορείτε επίσης να ρυθμίσετε τη συνταγή περιορίζοντας την ποσότητα νερού που χρησιμοποιείτε. Για παράδειγμα, μπορείτε να αναμίξετε απευθείας το διάλυμα βόρακα με κόλλα, δημιουργώντας ένα πολύ σκληρό λάσπη.