Hydrophobe und hydrophile Oberflächen Wasser Marbles
[Einkaufsliste: superhydrophoben Aerogelkörnchen; Papierteller; Styroporplatten; Wachspapier, Aluminiumfolie; große, klare Plastikbecher; Pipetten; Lotus und / oder Kapuzinerkresse Blätter; Nanotex Gewebe; Autowachs / andere hydrophobe Substanzen; Lumpen; Papiertücher; Purell; windex / anderer Reiniger; Lebensmittelfarbe]
- Verwenden einer Pipette einige Tropfen Wasser auf ein Papier und Styroporplatte zu übertragen. Schütteln Sie die Platte ein wenig, untersucht, wie das Wasser reagiert. Welche Unterschiede können Sie beobachten, zwischen Wassertropfen auf den beiden Platten? Welche Platte scheint wasserdurchlässig zu sein?
- Reiben einer kleinen Menge von Aerogel-Granulat (etwa 1/4 - 1/2 Teelöffel) auf eine Platte, um sicherzustellen, die gesamte Oberfläche der Körnchen und Mantel zu zerquetschen. (Hinweis: alle Punkte, die Sie zu beschichten scheitern nicht Wasser abstoßen!) Bringen Sie einige Tropfen Wasser auf die Platte mit einer Pipette und schütteln Sie sich kurz der Wassertropfen auf der Platte rollen, um zu sehen. Beachten Sie, wie die Kugeln des Wassers mit der Platte zusammenwirken und miteinander. Sie können auch einige Aerogel auf die Tischoberfläche oder die Handfläche reiben (nicht kleine Kinder lassen legen sie auf ihrer Hand - sie könnten vergessen, es zu waschen vor dem Essen).
- Mantel der Fingerspitze mit dem Aerogel und taucht sie dann in einer Tasse Wasser. Können Sie die silbrige Schicht um den Finger sehen? Nehmen Sie Ihren Finger und Sie werden feststellen, dass es vollständig trocken ist - das Aerogel das gesamte Wasser abgestoßen!
Was passiert: Aerogel ist eine spezielle Substanz durch die flüssige Komponente eines typischen Gels (wie Kieselgel) extrahiert und mit Luft zu ersetzen. Aerogel hat eine ausgezeichnete thermische Isoliereigenschaften und ist die am wenigsten dichte Material bekannt.
Hydrophobe Substanzen stoßen Wasser, und der Name stammt aus dem Griechischen „hydros“ für Wasser und „Phobos“ aus Angst Stielen. Hydrophiler Substanzen anziehen Wasser. Wasser ist ein polares Molekül, sowohl positive als auch negative Ladungen aufweisen. Hydrophiler Substanzen sind auch polare / aufgeladen, während hydrophobe Substanzen sind nicht geladen. Haben Sie jemals versucht Öl und Wasser zu verbinden, nur dass für einige Minuten nach dem Sitzen zu bemerken, dass sie sich in zwei Schichten trennen? Das Öl wird nicht geladene und hydrophobe, und so bevorzugt als getrennt von dem Wasser wie möglich zu sein. Da wichtigsten chemischen Reaktionen Wasser beinhalten (insbesondere biochemische Reaktionen) sind hydrophile und hydrophobe Wechselwirkungen extrem wichtig für Wissenschaftler und Ingenieure.
* Aerogel ist nicht schädlich, aber alle sollten ihre Hände waschen, bevor sie mit Seife oder einem Alkoholbasis Handreiniger zu essen.
Links zu weiteren Informationen und Aktivitäten
Unsere Tätigkeit basiert auf dieser Materialwissenschaften Blog aus Deutschland:
und Videos auf ihrem YouTube-Kanal:
Alles, was Sie schon immer über Aerogele wissen:
Lehrer können superhydrophoben Aerogelkörnchen hier kaufen:
Teach Technik Lektion „Super Hydrophobicity- Der Lotus-Effekt“:
Nano-Lab superhydrophoben Materialien:
Superhydrophoben Nanotechnologie für Textilien und andere Anwendungen:
Der „Lotus-Effekt“:
Wie Sie in dieser Tätigkeit gesehen haben, sind nasturtiums ähnlich wie Lotus und große Pflanzen für Kinder zu wachsen. Nasturtim Samen sehen aus wie kleine Gehirne, sie keimen und wachsen schnell und einfach drinnen oder draußen fast überall, in relativ schlechten Böden mit wenig oder gar keine Mühe, sind die Stämme sehr lang und die Blätter sehen sehr cool mit dem Stamm in der Mitte (genannt „peltrate“ Blätter, wie Lotus oder lilly Pads), die Blumen sehr bunt und hübsch, sowohl die Blüten und Blätter sind essbar (und sehr lecker), ziehen sie Blattläuse und einige andere Insekten (wenn Sie wollen, dass sie auch studieren), und natürlich die Blätter sind superhydrophobe, so Wassertropfen abperlen, die Blätter haben einen silbrigen Glanz, wenn sie unter Wasser getaucht und bleiben vollständig trocken, wenn herausgezogen. WoW-, was eine Pflanze!
Ein ausgezeichnetes Video und Experiment für Kinder Kapuzinerkresse und andere Pflanzen mit:
Kohäsive Kräfte und die Oberflächenspannung von Wasser:
und natürlich unser eigenes Experiment demonstriert Oberflächenspannung des Wassers:
Und schließlich off topic, aber interesting-
Während Sie oft über „Schwerelosigkeit“ im Raum zu hören, das ist nicht wahr. Schwerelosigkeit EXIST nicht zumindest nicht überall in unserem Universum:
Die Erdanziehung an Bord ist die Raumstation fast das gleiche, wie es für uns auf der Oberfläche ist. Die Raumstation und die Wassertröpfchen Sie in diesen Videos sehen sind im freien Fall (das heißt, sie alle fallen auf der Erde mit der gleichen Geschwindigkeit sind), nicht Schwerelosigkeit, wie der Wassertropfen von einem Hahn fallen:
Erfahren Sie mehr über den freien Fall:
Aber wenn die Raumstation auf der Erde aufgrund der Schwerkraft fallen, warum es nicht abstürzt? Weil es sehr schnell um die Erde bewegen, so schnell, dass, da sie die Oberfläche der Erde Kurven fällt weg mit der gleichen Rate: