Videnskaben om, hvordan slem fungerer

Du ved det slim. Du har enten lavet det som et videnskabsprojekt eller sprængt den naturlige version ud af din næse. Ved du hvad der gør slim anderledes end en almindelig væske? Her er et kig på videnskaben om, hvad slim er, hvordan den dannes og dens specielle egenskaber.

Slime flyder som en væske, men i modsætning til kendte væsker (f.eks. Olie, vand), er dens evne til at strømme eller viskositet, er ikke konstant. Så det er en væske, men ikke en regelmæssig væske. Forskere kalder et materiale, der ændrer viskositet for en ikke-Newtonsk væske. Den tekniske forklaring er, at slim er en væske, der ændrer dens evne til at modstå deformation i henhold til forskydning eller trækspænding.

Det betyder, at når du hælder slim eller lader det sive gennem fingrene, har det en lav viskositet og flyder som en tyk væske. Når du klemmer en ikke-Newtonsk slim, som oobleck, eller banker den med din næve, føles det hårdt, som et vådt fast stof. Dette skyldes, at anvendelse af stress presser partiklerne i slemmen sammen, hvilket gør det svært for dem at glide mod hinanden.

De fleste typer slim er også eksempler på polymerer. Polymerer er molekyler fremstillet ved at sammenkæde kæder af underenheder.

En naturlig form for slim er slim, der hovedsageligt består af vand, glycoprotein-mucin og salte. Vand er også den vigtigste ingrediens i nogle typer menneskeskabt slim. Klassikeren videnskabsprojekt slim opskrift blander lim, boraks og vand. Oobleck er en blanding af stivelse og vand.

Andre typer slim er hovedsageligt olier snarere end vand. Eksempler inkluderer Silly Putty og elektroaktiv slim.

Specifikationerne for, hvordan en type slam fungerer, afhænger af dens kemiske sammensætning, men den grundlæggende forklaring er, at kemikalier blandes til dannelse af polymerer. Polymererne fungerer som et net, hvor molekyler glider mod hinanden.

For et specifikt eksempel skal du overveje de kemiske reaktioner, der producerer klassisk lim-og-boraks slim:

1. To løsninger kombineres for at fremstille klassisk slim. Den ene er fortyndet skolelim eller polyvinylalkohol i vand. Den anden løsning er boraks (Na₂B₄O₇· 10₂O) i vand.
2. Borax opløses i vand i natriumioner, Na⁺og tetraborerede ioner.
3. Tetraborationerne reagerer med vand for at producere OH^- ion og borsyre:
   B₄O₇^2-(vandig) + 7 H₂O 4 H₃BO₃(vand) + 2 OH^-(Aq)
4. Borsyre reagerer med vand til dannelse af borateioner:
   H₃BO₃(vand) + 2 H₂O B (OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(Aq)
5. Hydrogenbindinger dannes mellem borateion og OH-grupperne af polyvinylalkoholmolekylerne fra limen, idet de forbinder dem til dannelse af en ny polymer: slim.

Den tværbundne polyvinylalkohol fælder meget vand, så slim er våd. Du kan justere konsistensen af ​​slim ved at kontrollere forholdet mellem lim og boraks. Hvis du har et overskud af fortyndet lim sammenlignet med en boraksopløsning, begrænser du antallet af tværbindinger, der kan dannes og få en mere flydende slim. Du kan også justere opskriften ved at begrænse den mængde vand, du bruger. For eksempel kan du blande boraksopløsningen direkte med lim, hvilket giver en meget stiv slim.