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Die Wissenschaft, wie Schleim funktioniert

Sie kennen sich mit Schleim aus. Sie haben es entweder als wissenschaftliches Projekt geschafft oder sich die natürliche Version aus der Nase geblasen. Wissen Sie, was Schleim von einer normalen Flüssigkeit unterscheidet? Hier ist ein Blick auf die Wissenschaft, was Schleim ist, wie er sich bildet und welche besonderen Eigenschaften er hat.

 

Was ist Schleim?

Schleim fließt wie eine Flüssigkeit, aber im Gegensatz zu bekannten Flüssigkeiten (z. B. Öl, Wasser) ist seine Fließfähigkeit oder Viskosität nicht konstant. Es ist also eine Flüssigkeit, aber keine normale Flüssigkeit. Wissenschaftler nennen ein Material, das die Viskosität ändert, eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit. Die technische Erklärung ist, dass Schleim eine Flüssigkeit ist, die ihre Fähigkeit ändert, einer Verformung aufgrund von Scher- oder Zugspannung zu widerstehen.

Dies bedeutet, wenn Sie Schleim einschenken oder durch Ihre Finger sickern lassen, hat er eine niedrige Viskosität und fließt wie eine dicke Flüssigkeit. Wenn Sie einen nicht-Newtonschen Schleim wie Oobleck zusammendrücken oder mit der Faust auf ihn schlagen, fühlt er sich hart an, wie ein nasser Feststoff. Dies liegt daran, dass durch Anlegen von Stress die Partikel im Schleim zusammengedrückt werden, was es für sie schwierig macht, gegeneinander zu gleiten.

Die meisten Schleimarten sind auch Beispiele für Polymere. Polymere sind Moleküle, die durch Verknüpfung von Ketten von Untereinheiten hergestellt werden.

 

Beispiele

Eine natürliche Form von Schleim ist Schleim, der hauptsächlich aus Wasser, dem Glykoprotein Mucin und Salzen besteht. Wasser ist auch der Hauptbestandteil einiger von Menschen hergestellter Schleime. Das klassische Schleimrezept des Wissenschaftsprojekts mischt Leim, Borax und Wasser. Oobleck ist eine Mischung aus Stärke und Wasser.

Andere Arten von Schleim sind hauptsächlich Öle und nicht Wasser. Beispiele sind Silly Putty und elektroaktiver Schleim .

 

Wie es funktioniert

Die Besonderheiten der Funktionsweise eines Schleimtyps hängen von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Die grundlegende Erklärung ist jedoch, dass Chemikalien zu Polymeren gemischt werden. Die Polymere wirken als Netz, wobei Moleküle gegeneinander gleiten.

Betrachten Sie für ein bestimmtes Beispiel die chemischen Reaktionen, die klassischen Kleber-Borax-Schleim erzeugen:

  1. Zwei Lösungen werden kombiniert, um klassischen Schleim herzustellen. Einer ist verdünnter Schulkleber oder Polyvinylalkohol in Wasser. Die andere Lösung ist Borax (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O) in Wasser.
  2. Borax löst sich in Wasser in Natriumionen, Na + und Tetraborationen.
  3. Die Tetraborationen reagieren mit Wasser unter Bildung des OH Ions und der Borsäure:
    B 4 O 7 2- (aq) + 7 H 2 O 4 H 3 BO 3 (aq) + 2 OH (aq)
  4. Borsäure reagiert mit Wasser unter Bildung von Borationen:
    H 3 BO 3 (aq) + 2 H 2 O – B (OH) 4 (aq) + H 3 O + (aq)
  5. Zwischen dem Boration und den OH-Gruppen der Polyvinylalkoholmoleküle aus dem Klebstoff bilden sich Wasserstoffbrücken. die sie zu einem neuen Polymer verbinden: Schleim.

Der vernetzte Polyvinylalkohol fängt viel Wasser ein, sodass der Schleim nass ist. Sie können die Konsistenz von Schleim anpassen, indem Sie das Verhältnis von Leim zu Borax steuern. Wenn Sie im Vergleich zu einer Boraxlösung einen Überschuss an verdünntem Klebstoff haben, begrenzen Sie die Anzahl der Vernetzungen, die sich bilden und einen flüssigeren Schleim erhalten können. Sie können das Rezept auch anpassen, indem Sie die Menge des verwendeten Wassers begrenzen. Zum Beispiel könnten Sie die Borax-Lösung direkt mit Klebstoff mischen, wodurch ein sehr steifer Schleim entsteht.

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