سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
اگر در منطقه ای زندگی می کنید که برف می بارد، می دانید که بازی با برف چقدر لذت بخش است و البته بعد از مدتی هوا بسیار سرد می شود! در این فعالیت علمی سرگرم کننده، شما می توانید با چیزی شبیه به برف در هر زمان از سال در منزل خود آزمایش انجام دهید. با مخلوط...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

برف بازی شیمیایی!

برف بازی شیمیایی!

مقدمه:

اگر در منطقه ای زندگی می کنید که برف می بارد، می دانید که بازی با برف چقدر لذت بخش است و البته بعد از مدتی هوا بسیار سرد می شود! در این فعالیت علمی سرگرم کننده، شما می توانید با چیزی شبیه به برف در هر زمان از سال در منزل خود آزمایش انجام دهید. با مخلوط کردن برخی از مواد موجود در آشپزخانه شکلی با این برف خواهید ساخت و سپس هر زمان که خواستید می توانید آن را ذوب کنید تا به یک سطح سفید تبدیل شود. اگر در مورد شیمی این موضوع کنجکاو هستید فعالیت زیر را انجام دهید تا در این مورد بیشتر بیاموزید.

برف بازی شیمیایی!

پیش زمینه:

تنها با استفاده از چند ماده ی مورد استفاده در آشپزخانه مانند جوش شیرین، سرکه و مایع ظرفشویی می توانید فعالیت علمی جالبی به منظور بررسی دو حوزه در شیمی انجام دهید.

برف بازی شیمیایی!

سرکه (استیک اسید رقیق شده) در ترکیب با جوش شیرین (سدیم بی کربنات) نتیجه در دو سری واکنش شیمیایی دارد. محصول نهایی این واکنش ها کربن دی اکسید (گاز) و آب است که دو محصول شیمیایی دیگر (یون های سدیم و یون های استات) در آن حل شده اند. با مشاهده ی این واکنش گاز کربن دی اکسید را به صورت حباب هایی خواهید دید که به سطح مایع بالا می آیند و صدای وزوزی نیز تولید می شود.

برف بازی شیمیایی!

مواد صابونی جنبه ی متفاوتی از علم شیمی را پوشش می دهند. این مواد دارای سورفاکتانت (عامل فعال سطحی) هستند. این عوامل سبب کاهش کشش سطحی مایع می شوند. بدین ترتیب این مواد به تشکیل فوم (کف) کمک می کنند. کف در واقع بسته-هایی از هوا یا گاز است که در لایه ای بسیار نازک از مایع حبس شده اند. در آب خالص کف تشکیل نمی شود زیرا مولکول های آب علاقه دارند در کنار هم باقی بمانند. حباب های هوایی که به سطح آب می رسند از این طریق فرار می کنند. اضافه کردن سورفاکتانت به آب به مایع صابونی اجازه می دهد پخش شود و حباب های هوا را حبس کند. در نتیجه یک لایه از فوم (کف) تشکیل می شود.

برف بازی شیمیایی!

معمولاً اگریک مایع صابونی را به سرعت تکان دهیم هوا در آن حبس می شود. آیا گاز آزاد شده در اثر واکنش سرکه و جوش شیرین نیز حبس می شود و کف تشکیل می دهد؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ این سوال را بیابید.

مواد و وسایل مورد نیاز:

دو ظرف پلاستیکی بزرگ

 پیمانه ی اندازه گیری

 جوش شیرین

 قاشق برای اندازه گیری: یک قاشق غذاخوری و یک قاشق چای خوری

 کاغذ نوت چسب دار (استیکی نوت)

 مداد یا خودکار

 مایع ظرفشویی

 سرکه

 چند وسیله ی ضد آب کوچک برای تزیین چیزی که می سازید (اختیاری)

آماده سازی:

یک محیط کار انتخاب کنید که خیس و کثیف شدن آن مشکلی نداشته باشد.

 روی یک کاغذ کلمه ی صابون را بنویسید و آن را روی یکی از ظرف های پلاستیکی بچسبانید.

روش کار:

یک پیمانه جوش شیرین در هر دو ظرف پلاستیکی بریزید.

 سه قاشق غذاخوری آب به ظرف بدون برچسب اضافه کنید و مواد داخل آن را هم بزنید تا یک خمیر تشکیل شود. خمیر تشکیل شده باید شبیه خمیر بازی باشد. برای دقت بیشتر می توانید مقادیر بسیار کم آب را در هر بار به ظرف اضافه کنید و محتویات ظرف را هم بزنید. اگر خمیر بیش از حد خشک است مجدداً آب اضافه کنید و همین روند را ادامه دهید تا به حالت مد نظر دست پیدا کنید.

برف بازی شیمیایی!

 حال با خمیر به دست آمده یک آدم برفی، خرس یا هر شکل دیگری که دوست دارید بسازید. می توانید آن را با اجسام ضد آب تزیین کنید. شکلی که می سازید را در همان ظرف قرار دهید.

 اکنون زمان کار با ظرف پلاستیکی برچسب دار رسیده است. یک قاشق چای خوری مایع ظرفشویی به جوش شیرین اضافه کنید. سپس سه قاشق غذاخوری آب داخل ظرف بریزید.

 محتویات ظرف را با هم مخلوط کنید تا خمیر تشکیل شود. می توانید مانند قبل آب را کم کم اضافه کنید تا خمیر به حالت ایده آل برسد.

 آیا این خمیر مانند خمیر اولی است که درست کردید؟

 حال با این خمیر نیز یک شکل درست کنید. می توانید آن را شبیه به اولی یا کاملاً متفاوت از آن بسازید اما سعی کنید ابعاد و ارتفاع دو جسم یکسان باشد. این جسم را نیز می توانید با وسایل ضد آب تزیین کنید. پس از اتمام ساخت، آن را در همان ظرف قرار دهید.

 در مرحله ی بعد چیزهایی که ساختید را با روشی سرگرم کننده ذوب خواهید کرد: روی آنها سرکه می ریزید (الان این کار را انجام ندهید!). آیا می توانید پیش بینی کنید چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ به خاطر داشته باشید که ماده ی اصلی تشکیل دهنده ی خمیر جوش شیرین است. آیا تا به حال جوش شیرین را با سرکه مخلوط کرده اید؟ چه اتفاقی در این حالت می افتد؟ به نظرتان اکنون نیز همین اتفاق رخ می دهد؟

 یک پیمانه سرکه را یک باره روی شکل اولی که ساختید بریزید. چه اتفاقی می افتد؟ چه چیزهایی مشاهده می کنید و چه صداهایی می شنوید؟ آیا این اتفاق را پیش بینی می کردید؟

 حال یک پیمانه سرکه را روی شکل دوم بریزید. این بار چه اتفاقی می افتد؟ چه صداهایی می شنوید و چه چیزی می بینید؟

 چه چیزی بین دو ظرف متفاوت و چه چیزی مشترک است؟ به خاطر می آورید که چه تفاوتی در مواد اولیه ی خمیر وجود داشت؟ آیا این تفاوت می تواند دلیل مشاهدات شما را توضیح دهد؟

 به احتمال زیاد نیمی از شکلی که ساختید خراب می شود و نیم دیگر آن باقی می ماند. حال چیز دیگری را امتحان کنید: اگر به جای سرکه روی شکل ها آب بریزید چه اتفاقی می افتد؟

 پیمانه را بشویید و داخل آن آب پر کنید. تمام آن را یک باره روی چیزی که از شکل خمیری اول باقی مانده است بریزید. چه اتفاقی می افتد؟ آیا به اندازه ی حالتی که سرکه ریخته بودید هیجان انگیز است؟

 مجدداً پیمانه را با آب پر کنید. تمام آن را یک باره روی باقی مانده ی شکل خمیری دوم بریزید. چه مشاهده می کنید؟

 اگر همچنان مقداری از شکل های خمیری تان باقی مانده است، می توانید ریختن این دو مایع با سرعت های کمتر را امتحان کنید. تعدادی از خمیر را در دستانتان نگه دارید و در حالی که دستتان بالای ظرف است روی خمیر سرکه یا آب بریزید. چه چیزی احساس می کنید؟

آزمایش تکمیلی:

می توانید این فعالیت را با ریختن مایعات دیگر امتحان کنید، مانند آب لیمو، نوشابه یا شیر. به نظرتان چه اتفاقی رخ خواهد داد، چرا؟

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا با ریختن سرکه هر دو شکل خمیری به سرعت صدای وزوز تولید می کنند؟ وقتی سرکه با جوش شیرین تماس پیدا می کند، دو سری واکنش شیمیایی رخ می دهد. حاصل این واکنش ها گاز کربن دی اکسید به صورت حباب است که در محلول آب بالا می آید. این حباب ها باعث ایجاد صدای وزوزی می شود که می شنوید.

هر چه که از شکل خمیری باقی بماند (خمیر بدون مایع ظرفشویی) احتمالاً در محیطی پر از محلول آب حباب دار قرار می گیرد که حباب ها با رسیدن به سطح می ترکند. احتمالاً چیزی که در مورد ظرف دیگر مشاهده کرده اید متفاوت است. باقی مانده ی شکل خمیری دوم که حاوی مایع ظرفشویی بود توسط لایه ای سفید از کف احاطه می شود. مواد شوینده دارای عوامل فعال سطحی هستند. این عوامل به محلول های صابونی امکان پخش شدن را می دهند. حباب های تشکیل شده در این واکنش های شیمیایی همچنان به سطح می رسند اما در این حالت محلول صابونی پخش می شود و گازها را حبس می کند و سبب تشکیل کف می شود.

از آنجا که آب با جوش شیرین واکنش نمی دهد، با ریختن آب روی شکل های خمیری تنها کمی از خمیر شسته می شود و هیچ صدای خاصی تولید نمی شود. اسیدهای دیگر، مانند اسیدهای موجود در آب لیمو نیز باعث ایجاد صدای وزوز در خمیر می شوند. محلول های خنثی (مانند آب) یا محلول های قلیایی (مانند شیر) باعث ایجاد واکنش شیمیایی نمی شوند در نتیجه با ریختن این نوع مایعات روی شکل های خمیری هیچ صدای وزوزی تولید نمی شود.

تمیز کردن:

محلول های مایع را در سینک ظرفشویی بریزید. خمیرهایی که ساختید را نیز در سطل زباله بیندازید.
منبع:  Scientific American

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نسرین صادقی

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین