Stärkehaltige Wissenschaft Erstellen eigener Kolloid - Scientific American
Schlüssel Konzepte
Angelegenheit
kolloidale Lösungen
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustände
Einführung
Haben Sie sich jemals gefragt, was Sahne, Gelee und Milch gemeinsam? Abgesehen von all sein schmackhaft sind sie auch alle sich aus winzigen, festen Teilchen, die dispergiert sind, oder verteilt, in Wasser. Diese Art der Mischung wird eine kolloidale Lösung genannt. Kolloidale Lösungen haben einige sehr interessante physikalische Eigenschaften, wie zur gleichen Zeit wie ein Feststoff und eine Flüssigkeit wirkt! In dieser Aktivität werden Sie erhalten eine kolloidale Lösung zu schaffen, die Maisstärke und Wasser hergestellt ist mit und erkunden Sie dann diese Eigenschaften aus erster Hand.
Hintergrund
Kolloidale Lösungen enthalten kleine Teilchen, von einer bis zu 1000 Nanometer im Durchmesser (auch kolloidale Suspensionen genannt). (Ein Nanometer ist sehr klein ein menschliches Haar etwa 100.000 Nanometer breit ist!) In dieser Aktivität der verwendeten Partikel cornstarch sind, und sie sind gleichmäßig über eine Menge Wasser dispergiert. Diese Partikel sind so klein, dass man sie nicht mit dem bloßen Auge und sehen kann, wenn man bei der kolloidalen Lösung aussehen erscheinen sie homogen oder einheitlich. Wenn Sie es unter einem Mikroskop gelegt, jedoch würde es aussehen, heterogen, oder als ob die Dinge waren gemischt worden.
die richtige Partikelgröße ist von wesentlicher Bedeutung für eine kolloidale Lösung. Werden kleinere Teilchen verwendet werden, werden sie in Wasser auflösen und nicht sichtbar sein, auch mit einem Mikroskop. Zum Beispiel, denken Sie an, wie Zucker in Wasser löst, um eine homogene Lösung. Auf der anderen Seite, wenn größere Teilchen verwendet werden, wie beispielsweise Sandkörner, werden sie nicht im Wasser auflösen. Stattdessen trennen sie von dem Wasser, und sie sind so groß, um eine heterogene Mischung von Teilchen bilden, die mit bloßem Auge gesehen werden können. Partikel aus Maisstärke sind genau die richtige Größe (etwa 100 bis 800 Nanometer im Durchmesser) eine kolloidale Lösung mit Wasser zu machen.
Materialien
- Kleine Schale oder Tasse
- Maisstärke
- Tasse, Becher oder Glas trinken
- Wasser
- Medizintropfenzähler
- Gabel
Vorbereitung
- Fügen Sie einen Esslöffel der cornstarch in der kleinen Schale oder Tasse.
- Füllen der leeren Tasse, einem Becher oder einem Trinkglas mit Wasser.
Verfahren
- Verwenden Sie die Medizintropfer Wasser aus dem Becher zu dem kleinen Napf hinzufügen, dass die Maisstärke enthält. Fügen Sie das Wasser einen Tropfen zu einem Zeitpunkt, zu zählen, wie Sie gehen. Was passiert, wenn das Wasser die cornstarch berührt?
- Nachdem Sie 20 Tropfen hinzugefügt haben, rühren Sie die Maisstärke mit der Gabel. Break up keine Klumpen, die gebildet.
- Halt Tropfen einen nach dem anderen hinzufügen, unter Rühren mit der Gabel nach jeweils 20 Tropfen. Was geschieht, wenn Sie mehr Wasser hinzufügen?
- Sobald Sie 100 Tropfen Wasser insgesamt hinzugefügt haben, für einen Moment innehalten und die cornstarch beobachten. Wie sieht es aus? Wie hat sie sich verändert?
- Weiter Tropfen Zugabe, aber jetzt die cornstarch mischte nach jeweils 10 Tropfen.
- Stoppen Zugabe von Wasser, wenn alle der cornstarch zusammen wie eine Flüssigkeit geflossen ist. Es wird wahrscheinlich um 150-170 Wassertropfen insgesamt nehmen. Wie viele Tropfen haben es für Sie nehmen? Wie würden Sie die Lösung Aussehen beschreiben?
- Spielen Sie mit der Lösung in der Schüssel herum. Stoßen Sie mit dem Finger und legen einige an der Gabel oder in der Hand. Wie kommt es bewegen? Wie fühlt es sich an? Was denken Sie, diese Sie über kolloidale Lösungen erzählt und ihre physikalischen Eigenschaften? Tipp: Wenn es scheint, kreidig zu erhalten, während Sie es zu untersuchen sind, versuchen Sie, und in ein paar Tropfen Wasser zu mischen.
- Extra: Kolloidales Lösungen können neben cornstarch, wie andere Stärken (zum Beispiel Kartoffeln, Tapioka und Reisstärken) sowie Gelatine aus anderen gängigen Produkten hergestellt werden. Versuchen kolloidale Lösungen aus anderen Stoffen zu machen. Wie vergleichen Sie diese mit der kolloidalen Lösung unter Verwendung von Maisstärke hergestellt?
- Extra: Stärken werden oft verwendet, Gele zu machen. Versuchen Sie, die Lösung erhitzt und sehen, was passiert. Wie funktioniert es ändern? Gibt es neue physikalische Eigenschaften, die Sie beobachten können?
- Extra: Lehmboden verhalten sich wie ein kolloidales Material, wenn es genau die richtige Menge an Wasser in ihm hat. Sie könnten versuchen, eine kolloidale Lehmboden Lösung zu machen und die Wirkung verschiedener Kräfte, die auf sie testen. Kolloid-Lösungen können fest gegen starke abwärts gerichtete Kräfte erscheinen, aber schwach gegen seitliche Kräfte, die seitwärts schieben. In welcher Richtung ist Ihre Kolloidlösung das schwächste? Wenn Ihre Proben Lehmboden in der realen Welt, so wie könnte dies zu Erdrutschen oder Erdbeben beitragen?
Beobachtungen und Ergebnisse
Hat die cornstarch Lösung, die eine träge weiße Flüssigkeit ähneln? Hat es ein harter fest zu werden, wenn Sie darauf gedrückt wird, sondern in eine Flüssigkeit verwandeln, wenn es erlaubt war, sich frei zu bewegen?
Kolloidale Lösungen können beide wirken wie ein Feststoff und einer Flüssigkeit. Die kolloidale Lösung, die Sie gemacht verhält sich nicht wie ein typische festen oder eine typische Flüssigkeit. Phasen der Materie, wie beispielsweise Flüssigkeit, Gas, Feststoff und Plasma sind die physikalischen Eigenschaften der Materie. Die cornstarch Lösung ist ein nicht-Newtonsches Fluid, das heißt, es nicht wie eine Newtonsche Flüssigkeit verhält sich. Wenn die meisten Flüssigkeiten eine Seitwärtsscherkraft erfahren, wie Sie den Finger nach unten gegen sie drückt, bewegen sie sich den Weg aus. Die Flüssigkeiten haben auch eine angemessene Reaktion, was bedeutet, wenn Sie mehr Druck machen, sie schneller aus dem Weg zu bewegen. Die Flüssigkeiten Viskosität oder Strömungswiderstand, nicht ändert. Wasser, und die meisten Flüssigkeiten, sind Newtonsche und auf diese Art und Weise verhalten. Da die cornstarch Lösung nicht-newtonschen ist, sollte jedoch haben Sie gesehen, dass es nicht so verhält. Wenn Sie Stress auf sie setzen, wie, indem Sie darauf drücken oder es mit der Gabel Stossen, reagiert es durch immer schwieriger, in einen festen Zustand zu verändern. Wenn Sie nicht Stress setzen haben auf sie, zum Beispiel, indem sie einfach in der Hand zu halten, ist es schon wieder geändert seinen Zustand, diesmal eine laufende Flüssigkeit wird.