Kulcsfogalmak
Kémia
Felületaktív anyagok
Sűrűség
Polaritás

Bevezetés
Lehet, hogy hallottál olyan embereket, akik azt mondták: “Ez a kettő keveredik, mint az olaj és a víz”, amikor két olyan embert írnak le, akik nem jönnek össze. Talán észrevette, hogy fényes olaj lebeg a víztócsák eső után. Mindkét esetben megértette, hogy a víz és az olaj nem passzol egymáshoz – de elgondolkodott már azon, miért? Oly sok más dolog feloldódhat a vízben – miért nem olaj? Ebben a tevékenységben azt vizsgáljuk meg, teszi az olajat olyan különlegessé, és megpróbáljuk a lehetetlent megvalósítani: összekeverjük az olajat és a vizet!

Háttér
Sok más anyaggal ellentétben, például gyümölcslével, ételfestékkel vagy akár cukorral és sóval az olajok igen nem keveredik a vízzel. Ennek oka az olaj és a víz tulajdonságaihoz kapcsolódik. A vízmolekulák egy oxigénatomból és két hidrogénatomból állnak. A nagyon egyszerű szerkezet mellett a víz a kapszulák polárosak, ami azt jelenti, hogy a töltés egyenetlen eloszlása van a vízmolekulán. A víz oxigénatomjának részleges negatív töltése, hidrogénatomjainak részleges pozitív töltése van. Ez a polaritás lehetővé teszi, hogy a vízmolekulák erős hidrogénkötéseket képezzenek egymással, az egyik vízmolekula negatív töltésű oxigénatomja és egy másik pozitív töltésű hidrogénatomjai között. Más molekulák, például sók és cukrok, a polaritása miatt is képesek oldódni a vízben. A vízmolekula mindkét végén lévő töltések segítenek feltörni más molekulák kémiai szerkezetét.

Az olajok ezzel szemben nem polárosak, és ennek következtében nem vonzódnak a vízmolekulák polaritásához. Valójában az olajok hidrofóbak vagy “félnek a víztől”. Ahelyett, hogy vonzódnának a vízmolekulákhoz, az olajmolekulákat taszítják. Ennek eredményeként, amikor olajat adunk egy csésze vízhez, a kettő nem keveredik egymással. Mivel az olaj kevésbé sűrű, mint a víz, mindig lebegni fog a víz tetején, felszíni olajréteget hozva létre. Lehet, hogy heves esőzés után látta ezt az utcákon – egyes vízi tócsákon olajréteg lebeg.

Ebben a tevékenységben tesztelni fogjuk A felületaktív anyagok ereje az olaj és a víz összekeverésében. Az általunk használt felületaktív anyag mosogatószer, amely segít feloszlatni az olaj és a víz közötti felületi feszültséget, mert amfifil: részben poláros, részben nem poláros. Ennek eredményeként a mosószerek meg tudnak kötődni mind a víz, mind az olaj molekulákra. Ennek a tulajdonságnak az eredményeit ebben a tevékenységben fogjuk látni!

Anyagok

• 2 tiszta műanyag kulacs fedéllel
• 2 csésze víz
• Fél csésze olaj (olíva-, főző- vagy növényi olajok mind működnek)
• Folyékony mosogatószappan
• Óra vagy időzítő
• Állandó jelölő
• Mérőpohár
• Mérőkanál
• Élelmiszer-színezék (opcionális)

Előkészítés

• Távolítson el minden címkét a vizes palackokból.
• Használja a jelölőt a palackok feliratozásához: Az első “Olaj + víz”, a második “Olaj + Víz + szappan. ” Írja a címkéket a palackok tetejéhez a lehető legközelebb.
• Öntsön egy csésze vizet minden palackba.

Eljárás

• Óvatosan mérje meg és öntsön egy negyed csésze olajat az Olaj + víz feliratú palackba. Hagyja az üveget egy pulton vagy egy sík felületen ülni, miközben figyelemmel kíséri a vizet és az olajat. üveget, üljön a víz tetejére, vagy keverje össze vele?
• Ismételje meg ezt a lépést, és adjon hozzá egy negyed csésze olajat az Olaj + víz + szappan feliratú palackhoz. a víz tetején, vagy keverd össze vele?
• Óvatosan adj hozzá három evőkanál mosogatószeres szappant az Olaj + víz + szappan feliratú palackhoz. Próbáld meg ne rázni az üveget, amikor a mosogatószappant adod hozzá. >
• Győződjön meg arról, hogy a palack kupakjai szorosan vannak csavarozva az egyes palackokhoz.
• A palackokat mindkét kézben tartva 20 másodpercig erőteljesen rázza az üvegeket.
• Tegye le az üvegeket sima felületen, sok fénnyel.
• Jegyezze fel az óráját vagy állítson be egy időzítőt 10 percre.
• Figyelje meg az egyes palackok tartalmát. Fogja őket egyenként egy könnyűre, hogy jól lássa, mi történik az üveg belsejében. Változott valami, amikor megrázta az üvegeket? A keverékek ugyanúgy néznek ki mindkettőben? Ha nem, mi a különbség közöttük? Hogyan magyarázná a megfigyelt különbségeket?
• 10 perc elteltével nézze meg a palackok tartalmát, és vegye figyelembe a változásokat. Hogyan néz ki az olaj és a víz minden egyes palackban? Az olaj összekeveredett a vízzel, süllyedt-e az aljára vagy felemelkedett-e a tetejére?
• Extra: Adjon ételfestéket a vízhez, hogy lávalámpa hatást érjen el.
• Extra: Teszteljen más típusú szappanokat, például fogkrémet, kézi szappant és sampont olajjal és víz.

Megfigyelések és eredmények
Ebben a tevékenységben olajat és vizet kombinált, majd megfigyelte, hogy az edényi mosószer hozzáadása hogyan változtatta meg a keverék tulajdonságait. Először észre kellett volna vennie, hogy amikor az olajat hozzáadta a vízhez, nem keveredtek össze. Ehelyett az olaj egy réteget hozott létre a víz felszínén. Az olaj ugyanis kevésbé sűrű, mint a víz, ezért a felszínre úszik. Amikor megrázta az olaj + vizes palackot, észrevehette, hogy az olaj apró gyöngyökre szakadt. Ezek a gyöngyök azonban nem keveredtek a vízzel. Miután 10 percig hagyta ülni az Olaj + Víz palackot, meg kellett volna figyelnie, hogy az olaj és a víz szinte azonnal szétválik, és további 10 perc múlva ismét két különálló réteg van a palackban.

az olaj + víz + szappan palack megrázásával ellentétben sok habot kellett eredményeznie, de a keverék ahelyett, hogy azonnal szétválna, zavaros, sárga színű volt. Végül az olajnak és a víznek ismét két rétegre kellett volna szétválnia, de ezeknek a rétegeknek kevésbé kellett volna különbözniük és homályosabbaknak kellett lenniük, mint az olaj + víz palackban levő rétegeknek. mosószert az olaj + víz + szappan palackhoz. A detergensmolekulák kötéseket alakíthatnak ki mind a víz, mind az olaj molekulákkal. Ezért, bár az olaj és a víz technikailag nem keveredik egymással, az edénymosószer-molekulák hídként működnek az olaj- és vízmolekulák között. Ennek eredményeként az olaj- és vízmolekulák nincsenek egyértelműen elválasztva a palackban. Ehelyett zavaros keveréket lát, amely az mosogatószer hozzáadásával létrehozott olaj-, szappan- és vízláncokból származik.

További felfedezésre kerülő
Goo-Be-Gone: Az olajszennyeződések tisztítása, a tudományos haveroktól – Készítsen saját lávalámpát, a Scientific American-tól – A tiszta kémia: Készítse el saját szappant a szappanszintézis tanulmányozásához, a tudományos haveroktól – tudományos tevékenységek minden korosztály számára!, a tudományos haveroktól

Ez a tevékenység a Science Barátokkal együttműködve hozta el Önt