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 Obserwowanie kropli wody w powiększeniu. soczewka, ognisko, laser Uczeń: • przeprowadza obserwacje mikroskopowe i makroskopowe preparatów świeżych i trwałych. Uczeń: • za pomocą soczewki skupiającej tworzy ostre obrazy przedmiotu na ekranie; • opisuje jakościowo zjawisko załamania światła na granicy dwóch ośrodków różniących się prędkością rozchodzenia się światła; wskazuje kierunek załamania. Krótki opis Słowa kluczowe Odniesienie do podstawy programowej 1. Pamiętamy o zachowaniu ostrożności podczas pracy z laserem. Skierowanie wiązki w oko może trwale uszkodzić wzrok. 2. Do strzykawki nabieramy kilka mililitrów wody z mikroorganizmami. 3. Budujemy układ przedstawiony na RYS. 1. W tym celu za pomocą gumki recepturki mocujemy drewnianą łapę na latarce z laserem, a całość chwytamy ściskami. 4. Delikatnie przesuwamy tłok strzykawki, tak aby na wylocie uformowała się kropla. 5. Włączamy laser i tak ustawiamy wzajemne położenie wiązki lasera i kropli, aby na ekranie powstał obraz wycinka kropli. 6. Obserwujemy powiększone obiekty na ekranie (pomieszczenie musi być zaciemnione). Biologia Fizyka • LASER • 2 x ŚCISK • ŁAPA DREWNIANA • STRZYKAWKA • GUMKA RECEPTURKA Materiały z pudełka Przebieg doświadczenia • BIAŁY EKRAN, NP. DUŻA KARTKA PAPIERU LUB ŚCIANA • WODA Z MIKROORGANIZMAMI, NP. ZE STAWU, AKWARIUM Materiały spoza pudełka RYS. 1 Schemat układu optycznego. 20. Życie w kropli wody ZAJĘCIA W SALI OK. 20 MIN BIOLOGIA FIZYKA KARTA NAUCZYCIELA — ŻYCIE W KROPLI WODY 170 STEAM 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).
RkJQdWJsaXNoZXIy NjAyNzI5