Podczas dodawania wody do zlewki z ziarnami substancji znajdującej się uprzednio w pielusze zauważyć można, że woda została wchłonięta przez ziarna. Obserwujemy również, że znacznie zwiększyła się objętość zawartości zlewki. Zjawisko, które tu obserwujemy, to absorpcja, czyli wchłanianie jednej substancji przez całą objętość drugiej. W naszym przypadku woda została zaabsorbowana przez ziarna wysypane z pieluchy. Substancje, które wykazują zdolność absorpcji, nazywane są absorbentami. W doświadczeniu użyliśmy jednego z bardziej popularnych absorbentów, czyli poliakrylanu sodu. Podczas pochłaniania wody przez ziarna poliakrylanu sodu znacznie rośnie ich objętość. Suche ziarna zawierają do 5% wody, ale po nasiąknięciu woda może stanowić nawet 95% ich masy. Oznacza to, że substancja ta może wchłonąć nawet 300 razy więcej wody niż sama waży. Dlaczego tak się dzieje? Ma to związek z budową poliakrylanu. Składa się on z wielu bardzo długich łańcuchów, które w stanie suchym wyglądają jak poplątane sprężyny, tworzące gęstą sieć. Łańcuchy zawierają ładunki ujemne i dodatnie, które mogą się wzajemnie przyciągać. Gdy dodamy wody, która jest polarna, jej cząsteczki zostaną wciągnięte do sieci, wypierając z niej kationy sodu i zajmując ich miejsce, łącząc się z łańcuchem poprzez wiązania wodorowe. Jednocześnie powoduje to prostowanie się łańcuchów i pęcznienie całej sieci, czyli zwiększanie jej objętości. Proces ten obrazuje poniższa grafika. Opis merytoryczny • W doświadczeniu obserwowaliśmy absorpcję cieczy przez ciało stałe. Czy to zjawisko może zachodzić także w innych układach faz? Czy ciecz jest w stanie zaabsorbować ciało stałe albo gaz? • Gdzie w środowisku można jeszcze znaleźć uwięzioną (zaabsorbowaną) wodę? Inspirujące pytania Wykonaj doświadczenie ponownie, używając pieluch, podpasek i/lub wkładek higienicznych różnych firm. Eksperymentuj dalej Żelatyna jest hydrożelem. • Gdy kryształy trudno oddzielić od waty, można posłużyć się sitkiem bądź włożyć watę do torebki, zawiązać ją i potrząsać, aż ziarna wysypią się z waty. Co może pójść nie tak i jak sobie z tym poradzić Zweryfikuj doświadczalnie hipotezę Woda może zostać uwięziona w skale przez bardzo długi czas, nawet miliony lat! W 2016 r. naukowcy znaleźli wodę, której wiek określa się na ok. 2 mld lat. Woda ta znajdowała się w skałach kopalni metali w Timmins w Kanadzie. Ciekawostki Dzięki jego zdolności do absorpcji wody poliakrylanu sodu używa się w pieluchach, podpaskach, opatrunkach medycznych, do ochrony światłowodów i przewodów elektrycznych, do usuwania wody z paliwa, usuwania zanieczyszczeń powietrza w procesach przemysłowych, a nawet w ogrodnictwie i leśnictwie jako środek nawilżający glebę. W podobny sposób jak w ziarnach poliakrylanu sodu woda zostaje uwięziona w skałach. Woda może zostać zamknięta w skale dzięki porom znajdującym się w jej wnętrzu. Im skała jest bardziej porowata, tym więcej wody może do niej wniknąć. Najwięcej wody zawierają w sobie piasek, glina (do 50%) i iły (do 70%), w przeciwieństwie do granitu (skały litej), w którym znajdują się jedynie śladowe ilości wody. RYS. 1 Schematycznie przedstawiona absorpcja wody przez poliakrylan sodu. KARTA NAUCZYCIELA — WODA W POLIMERACH Badanie pochłaniania wody przez poliakrylan sodu. absorpcja, absorbent, pochłanianie, skały Uczeń: • opisuje właściwości substancji będących głównymi składnikami stosowanych na co dzień produktów, wykonuje doświadczenia, w których bada wybrane właściwości substancji, np. soli kamiennej, cukru, mąki, wody, węgla, glinu, miedzi, cynku, żelaza; • opisuje i porównuje zjawisko fizyczne i reakcję chemiczną; podaje przykłady zjawisk fizycznych i reakcji chemicznych zachodzących w otoczeniu człowieka; projektuje i przeprowadza doświadczenia ilustrujące zjawisko fizyczne i reakcję chemiczną; na podstawie obserwacji klasyfikuje jako reakcje chemiczne lub zjawiska fizyczne; • opisuje budowę cząsteczki wody oraz przewiduje zdolność do rozpuszczania się różnych substancji w wodzie. Uczeń: • rozpoznaje skały występujące w regionie zamieszkania ucznia. Krótki opis Słowa kluczowe Odniesienie do podstawy programowej 1. Nad kar tką papieru rozcinamy pieluchę jednorazową, tak aby jej zawar tość wysypała się na papier. Staramy się oddzielić większe kawałki waty od przezroczystych ziaren. 2. Ważymy zlewkę i zapisujemy jej masę. 3. Po wytarowaniu wagi odważamy w zlewce ok. 0,5 g ziaren. Masę suchych ziaren zapisujemy w tabeli. 4. Do zlewki dodajemy pipetą po 10 ml wody i mieszamy zawartość zlewki bagietką. Obserwujemy, co się dzieje z wodą. 5. Czynność tę powtarzamy do momentu, aż ziarna przestaną wchłaniać wodę, po czym ważymy cały układ (zlewka + ziarna + woda). Zapisujemy w tabeli końcową masę układu. 6. Jaką masę wody wchłonęły ziarna? Chemia Geografia 23. Woda w polimerach Przebieg doświadczenia • PIELUCHA JEDNORAZOWA • 2 x ZLEWKA 250 ML • PIPETA PASTEURA • BAGIETKA • WAGA • KARTKA PAPIERU • NOŻYCZKI • WODA Materiały z pudełka Materiały spoza pudełka GEOGRAFIA ZAJĘCIA W SALI OK. 45 MIN CHEMIA KARTA PRACY KARTA NAUCZYCIELA — WODA W POLIMERACH JAK PRACOWAĆ Z MODUŁEM WODA PRZYKŁADOWA KARTA NAUCZYCIELA z informacjami dotyczącymi poszczególnych elementów scenariusza. Informacja, o czym jest dośwadczenie. Zjawiska i tematy, do których nawiązuje doświadczenie. Materiały potrzebne do wykonania doświadczenia Treści z podstawy programowej, z jakimi wiąże się zagadnienie. Instrukcja opisująca, jak wykonać doświadczenie. Informacja o przedmiocie, do jakiego nawiązuje doświadczenie (np.: chemia, biologia). Podane ceny są cenami brutto, zawierają 23% podatku VAT. 577 infolinia: 801 577 544 www.mojebambino.pl Pracownie STREAM i przedmiotowe, MPP Modułowe Pracownie Przyrodnicze
RkJQdWJsaXNoZXIy NjAyNzI5