Nauka o tym, jak działa śluz

Wiesz o szlam. Zrobiłeś to jako projekt naukowy lub wydmuchałeś naturalną wersję z nosa. Czy wiesz, co odróżnia szlam od zwykłego płynu? Oto nauka o tym, czym jest śluz, jak się formuje i jakie są jego szczególne właściwości.

Szlam płynie jak ciecz, ale w przeciwieństwie do znanych płynów (np. Olej, woda), jego zdolność do płynięcia lub lepkość, nie jest stały. To płyn, ale nie zwykły płyn. Naukowcy nazywają materiał zmieniający lepkość płynem nienewtonowskim. Wyjaśnienie techniczne jest takie, że szlam jest płynem, który zmienia swoją odporność na odkształcenie w zależności od naprężeń ścinających lub rozciągających.

Oznacza to, że gdy wylewasz szlam lub pozwalasz, aby przesączał się przez palce, ma niską lepkość i płynie jak gęsta ciecz. Kiedy ściskasz nienewtonowską szlamę, taką jak oobleck, lub walniesz ją pięścią, wydaje się twarda jak mokra substancja stała. Wynika to z faktu, że naprężenie ściska cząstki w szlamie, co utrudnia im przesuwanie się względem siebie.

Większość rodzajów szlamu jest również

Naturalną formą szlamu jest śluz, który składa się głównie z wody, glikoproteiny mucyny i soli. Woda jest również głównym składnikiem niektórych rodzajów śluzu wytwarzanego przez człowieka. Klasyka śluz projektu naukowego przepis miesza klej, boraks i wodę. Oobleck jest mieszaniną skrobi i wody.

Inne rodzaje szlamu to głównie oleje, a nie woda. Przykłady zawierają Plastelina i elektroaktywny szlam.

Specyfika działania rodzaju szlamu zależy od jego składu chemicznego, ale podstawowe wyjaśnienie polega na tym, że chemikalia są mieszane w celu utworzenia polimerów. Polimery działają jak sieć, z cząsteczkami przesuwającymi się względem siebie.

Dla konkretnego przykładu rozważ reakcje chemiczne, które powodują powstanie klasycznego szlamu klejowo-boraksowego:

1. Dwa rozwiązania są połączone, aby stworzyć klasyczny szlam. Jednym z nich jest rozcieńczony klej szkolny lub alkohol poliwinylowy w wodzie. Drugim rozwiązaniem jest boraks (Na₂b₄O₇.10H₂O) w wodzie.
2. Boraks rozpuszcza się w wodzie w jony sodu Na⁺i jony tetraboranowe.
3. Jony tetraboranu reagują z wodą, wytwarzając OH^- jon i kwas borowy:
   b₄O₇^2-(aq) + 7 godz₂O 4 godz₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. Kwas borowy reaguje z wodą tworząc jony boranowe:
   H.₃BO₃(aq) + 2 H.₂O B (OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(aq)
5. Wiązania wodorowe tworzą się między jonem boranowym a grupami OH cząsteczek alkoholu poliwinylowego z kleju, łącząc je ze sobą, tworząc nowy polimer: szlam.

Usieciowany alkohol poliwinylowy zatrzymuje dużo wody, więc śluz jest mokry. Możesz dostosować konsystencję szlamu, kontrolując stosunek kleju do boraksu. Jeśli masz nadmiar rozcieńczonego kleju w porównaniu z roztworem boraksu, ograniczysz liczbę wiązań poprzecznych, które mogą się tworzyć i uzyskać bardziej płynny szlam. Możesz także dostosować przepis, ograniczając ilość zużywanej wody. Na przykład możesz zmieszać roztwór boraksu bezpośrednio z klejem, tworząc bardzo sztywny szlam.