Zinātne par to, kā darbojas gļotas

Jūs zināt par gļotas. Jūs to vai nu esat izveidojis kā zinātnes projektu, vai arī izpūšat dabisko versiju no deguna. Vai jūs zināt, ar ko gļotas atšķiras no parastā šķidruma? Šeit ir ieskats zinātnē par to, kas ir sārņi, kā tie veidojas, kā arī to īpašās īpašības.

Gļotas plūst kā šķidrums, bet atšķirībā no jau pazīstamajiem šķidrumiem (piemēram, eļļa, ūdens) tā spēja plūst vai viskozitāte, nav nemainīgs. Tātad tas ir šķidrums, bet ne parasts šķidrums. Zinātnieki materiālu, kas maina viskozitāti, sauc par šķidrumu, kas nav Ņūtons. Tehniskais skaidrojums ir tāds, ka gļotas ir šķidrums, kas maina tā spēju pretoties deformācijai atbilstoši bīdes vai stiepes spriegumam.

Tas nozīmē, ka, ielejot sārņus vai ļaujot tiem izdalīties caur pirkstiem, tam ir zema viskozitāte un tas plūst kā biezs šķidrums. Izspiežot ne-Ņūtona sārņus, piemēram, aknu kaklu, vai ar to dūrot ar dūri, tas jūtas grūti kā mitra cieta viela. Tas notiek tāpēc, ka stresa ietekmē izspiež daļiņas sārmā kopā, padarot tām grūti slīdēt viena pret otru.

Lielākā daļa sārņu ir arī polimēru piemēri. Polimēri ir molekulas, kas izgatavotas, sasaistot apakšvienību ķēdes.

Dabiska gļotu forma ir gļotāda, kas galvenokārt sastāv no ūdens, glikoproteīna mucīna un sāļiem. Ūdens ir galvenā sastāvdaļa arī dažos cilvēku veidotos sārņos. Klasika zinātnes projekta gļotas receptē tiek sajaukta līme, boraks un ūdens. Oobleck ir cietes un ūdens maisījums.

Cita veida gļotas galvenokārt ir eļļas, nevis ūdens. Piemēri ietver Dumjš tepe un elektroaktīvs sārms.

Slāņa veida darbības specifika ir atkarīga no tā ķīmiskā sastāva, taču galvenais izskaidrojums ir tāds, ka ķīmiskās vielas sajauc, veidojot polimērus. Polimēri darbojas kā tīkls, un molekulas slīd viena pret otru.

Konkrētam piemēram, ņemiet vērā ķīmiskās reakcijas, kas rada klasiskās līmes un boraks gļotas:

1. Divi risinājumi ir apvienoti, lai padarītu klasisko gļotu. Viens no tiem ir atšķaidīta skolas līme vai polivinilspirts ūdenī. Otrs risinājums ir boraks (Na₂B₄O₇.10H₂O) ūdenī.
2. Borax ūdenī izšķīst nātrija jonos, Na⁺un tetraborāta joni.
3. Tetorborāta joni reaģē ar ūdeni, lai iegūtu OH^- jons un borskābe:
   B₄O₇^2-(aq) + 7 H₂O <4> H₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. Borskābe reaģē ar ūdeni, veidojot borāta jonus:
   H₃BO₃(aq) + 2 H₂O B (OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(aq)
5. Ūdeņraža saites veidojas no līmes starp borāta jonu un polivinilspirta molekulu OH grupām, savienojot tās kopā, veidojot jaunu polimēru: gļotas.

Šķērsšūtais polivinilspirts notver daudz ūdens, tāpēc gļotas ir mitras. Jūs varat pielāgot sārmu konsistenci, kontrolējot līmes un boraks attiecību. Ja jums ir pārmērīgi daudz atšķaidītas līmes, salīdzinot ar boraksu, jūs ierobežosit to šķērssaitju skaitu, kuras var veidoties un iegūt šķidrāku sārmu. Varat arī pielāgot recepti, ierobežojot patērētā ūdens daudzumu. Piemēram, jūs varat sajaukt boraks šķīdumu tieši ar līmi, veidojot ļoti stīvu gļotu.