O activitate științifică de la Science Buddies

scientific

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Concepte cheie
Chimie
Surfactanți
Densitate
Polaritate

Introducere
Este posibil să fi auzit oameni spunând: „Acei doi se amestecă ca uleiul și apa”, când descriu doi oameni care nu se înțeleg. Poate că ați observat, de asemenea, ulei strălucitor plutind pe suprafața bălților după ploaie. În ambele cazuri înțelegeți că apa și uleiul nu merg bine împreună - dar v-ați întrebat vreodată de ce? Atâtea alte lucruri se pot dizolva în apă - de ce nu uleiul? În această activitate vom explora ceea ce face uleiul atât de special și vom încerca să facem imposibilul: amestecul de ulei și apă!

fundal
Spre deosebire de multe alte substanțe precum sucurile de fructe, coloranții alimentari sau chiar zahărul și sarea, uleiurile nu se amestecă cu apă. Motivul este legat de proprietățile uleiului și apei. Moleculele de apă sunt formate dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen. Pe lângă faptul că au această structură foarte simplă, moleculele de apă sunt polare, ceea ce înseamnă că există o distribuție inegală a sarcinii în molecula de apă. Apa are o sarcină negativă parțială din atomul său de oxigen și sarcini parțiale pozitive asupra atomilor săi de hidrogen. Această polaritate permite moleculelor de apă să formeze legături puternice de hidrogen între ele, între atomul de oxigen încărcat negativ de pe o moleculă de apă și atomii de hidrogen încărcați pozitiv ai alteia. Alte molecule, cum ar fi sărurile și zaharurile, se pot dizolva în apă și din cauza polarității sale. Sarcinile de la fiecare capăt al moleculei de apă ajută la descompunerea structurilor chimice ale altor molecule.

În schimb, uleiurile sunt nepolare și, prin urmare, nu sunt atrași de polaritatea moleculelor de apă. De fapt, uleiurile sunt hidrofobe sau „se tem de apă”. În loc să fie atrași de moleculele de apă, moleculele de ulei sunt respinse de acestea. Drept urmare, când adăugați ulei la o cană de apă, cei doi nu se amestecă unul cu celălalt. Deoarece uleiul este mai puțin dens decât apa, acesta va pluti întotdeauna deasupra apei, creând un strat superficial de ulei. S-ar putea să fi văzut asta pe străzi după o ploaie puternică - unele bălți de apă vor avea un strat de ulei plutind pe ele.

În această activitate vom testa puterea surfactanților pentru a ne ajuta să amestecăm ulei și apă. Surfactantul pe care îl vom folosi este detergent de vase, care ajută la descompunerea tensiunii superficiale dintre ulei și apă, deoarece este amfifilic: parțial polar și parțial nepolar. Ca urmare, detergenții se pot lega atât de moleculele de apă, cât și de cele de ulei. Vom vedea rezultatele acestei proprietăți în această activitate!

Materiale

  • 2 sticle de apă din plastic transparent cu capac
  • 2 căni de apă
  • O jumătate de cană de ulei (toate măslinele, uleiurile de gătit sau cele vegetale vor funcționa)
  • Săpun lichid de spălat vase
  • Ceas sau temporizator
  • Marker permanent
  • Ceașcă de măsurare
  • Lingură de măsurat
  • Colorant alimentar (opțional)

Pregătirea

  • Scoateți etichetele din sticlele de apă.
  • Utilizați marcatorul pentru a eticheta sticlele: etichetați primul „Ulei + apă” și al doilea „Ulei + apă + săpun”. Scrieți etichetele cât mai aproape de vârfurile sticlelor.
  • Se toarnă câte o cană de apă în fiecare sticlă.

Procedură

Observații și rezultate
În această activitate ați combinat ulei și apă apoi ați observat cum adăugarea detergentului pentru vase a schimbat proprietățile acestui amestec. Mai întâi ar fi trebuit să observați că atunci când ați adăugat uleiul în apă nu s-au amestecat împreună. În schimb, uleiul a creat un strat pe suprafața apei. Acest lucru se datorează faptului că petrolul este mai puțin dens decât apa și, prin urmare, plutește la suprafață. Când ați scuturat sticla de ulei + apă, ați fi observat că uleiul s-a rupt în mărgele mici. Aceste mărgele, însă, nu s-au amestecat cu apa. După ce ați lăsat sticla Oil + Water să stea timp de 10 minute, ar fi trebuit să observați că uleiul și apa încep să se separe din nou aproape imediat și, după alte 10 minute, au existat din nou două straturi distincte în sticla dvs.

În schimb, ar fi trebuit să descoperiți că scuturarea sticlei Ulei + Apă + Săpun a dus la o mulțime de spumă, dar în loc să înceapă imediat să se separe, amestecul avea o culoare galbenă tulbure. În cele din urmă, uleiul și apa ar fi trebuit să se separe din nou în două straturi, dar aceste straturi ar fi trebuit să pară mai puțin distincte și mai tulbure decât straturile din sticla dvs. de ulei + apă.

Diferența dintre cele două sticle rezultă din adăugarea de detergent pentru vase în sticla de ulei + apă + săpun. Moleculele de detergent pot forma legături atât cu moleculele de apă, cât și cu cele de ulei. Prin urmare, deși uleiul și apa nu se amestecă tehnic între ele, moleculele de detergent de vase acționează ca o punte între moleculele de ulei și apă. Ca urmare, moleculele de ulei și apă nu sunt separate în mod clar în sticlă. În schimb, vedeți un amestec tulbure, rezultat din lanțurile de ulei, săpun și apă pe care le-ați creat prin adăugarea de detergent pentru vase.

Această activitate ți-a fost adusă în parteneriat cu Science Buddies