Tạo mạng lưới polyme dưới dạng gel

Un article du site scienceamusante.net.

Thí nghiệm này chắc chắn sẽ là một trong những thí nghiệm thú vị nhất đối với các bạn trẻ. Slime quả thực là một vật chất rất thú vị và làm chúng ta ngạc nhiên bởi những tính chất vật lý cũng như tính keo và chảy mềm của chúng.

1 Dụng cụ và hóa chất

  • Alcool polyvinylic (PolyVinyl Alcohol PVOH, M ~100 000 g/mol)
  • Natri borate Na2B4O7 còn gọi là borax
  • Chất màu, nước hoa...
  • Đũa thủy tinh
  • 2 cốc thủy tinh
  • 2 chai thủy tinhCốc thủy tinh 100 mL

2 Quy trình tiến hành thực nghiệm

Rót dung dich borax được tạo màu hồng (rhodamine) vào dung dịch PVOH rồi khuấy đều.
Chất gel được tạo ra gần như tức khắc, tuy nhiên vẫn cần phải tiếp tục khuấy đều.
  • Chuẩn bị một dung dịch natri borat 4% trong nước (40 g Na2B4O7 trong 1 lit nước). Đựng vào trong một chai thủy tinh (dán nhãn lên thành chai).
  • Chuẩn bị một dung dịch PVOH 4% trong nước nóng (khoảng 70-80°C), phải khuấy đều và không ngừng vì PVA tan tương đối chậm. Sau khoảng vài giờ, một lượng lớn PVOH sẽ được hòa tan, đựng dung dịch trong chai thủy tinh, dán nhãn.
  • Trong một cốc thủy tinh, rót khoảng 10ml dung dịch natri borate, cho thêm vào đó chất tạo màu tùy theo sở thích. Ví dụ fluoresceine (màu vàng), méthylène xanh (màu xanh), hoặc chất tạo mầu thực phẩm.
  • Rót 100 mL dung dịch PVOH trong một cốc thủy tinh. Cho vào đấy một vài vảy lóng lánh và một giọt nước hoa. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều liên tục trong khi rót dung dịch natri borate ở trên. Trên đũa thủy tinh sẽ xuất hiện gel, tiếp tục khuấy đều và phá vỡ gel dính trên thành cốc thủy tinh. Khuấy liên lục đến khi thu được một chất dẻo lỏng nhưng không dính : Slime.
  • Lấy Slime ra khỏi cốc, đặt trên mặt phẳng nhẵn và nhào trộn đến khi tạo được sự đồng nhất.
  • Quan sát tính chất của Slime:
    • Bị đứt gãy khi bị bẻ đột ngột, nhưng sẽ bị chảy mềm khi bị treo.
    • Nó có thể tự kéo dãn vài mét dưới sức nặng của mình.
    • Hai mẩu Slime có thể gắn liền lại với nhau.
    • Đặt xuống bề mặt nhẵn, Slime sẽ chảy thành vũng hình tròn.
    • Cho vào một bình đựng, Slime sẽ chảy ra tạo theo dạng của bình đựng.

3 Giải thích

  • PVA trong dung dịch được ví như những sợi mỳ dài nhúng trong nước. Đây là một chất lỏng tương đối nhớt. Natri borate đóng vai trò chất liên kết giữa những chuỗi polymer PVOH. Người ta gọi đây là sự tạo mạng lưới. Những liên kết có thể được liệt kê thành 2 dạng: liên kết hóa học vững chắc (liên kết hóa trị được vẽ bằng đường vẽ liền) và những liên hết tương đối mềm dẻo, đó là liên kết hydro (được vẽ bằng đường đứt nét)
Slime molécule.gif
  • Tính chất cơ học của Slime thật sự thú vị. Đây không phải là một chất rắn bởi nó chảy và tạo hình theo dáng của lọ đựng. Thực chất nó là một chất lỏng rất nhớt. Tuy nhiên khi chịu tác động đột ngột, Slime sẽ bị đứt gãy bởi những liên kết hydro không thật chắc. Tuy nhiên, khi gắn 2 miếng Slime đã bị gãy đôi, chúng lại có thể liền lại thành 1, đấy là do liên kết hydro là liên kết thuận nghịch. Khi để thả lỏng trên cao, Slime có thể tự chảy lỏng và kéo dài dưới sức nặng của chính nó mà không đứt gãy. Slime không dính vào thành trơn. Thực sự, Slime quả là một vật liệu có tính hấp dẫn đối với các bạn trẻ bởi tính dẻo và chảy mềm của nó.

4 Những điều cần ́lưu ý

Đây không phải là một vật liệu nguy hiểm khi dùng tay không để làm thí nghiệm, nhưng cũng phải rửa tay trước khi ăn. Cẩn thận bỏng khi hòa tan PVA trong nước nóng.

5 Hình ảnh minh họa

Rót dung dich borax được tạo màu hồng (rhodamine) vào dung dịch PVOH rồi khuấy đều. Chất gel được tạo ra gần như tức khắc, tuy nhiên vẫn cần phải tiếp tục khuấy đều.