key concepts
Chemistry
Solutions
Miscibility
Polarity
oldhatóság

Bevezetés
valószínűleg ismer néhány folyadékot, például olajat és vizet, nem keverednek össze. Ha ugyanabba a tartályba öntjük őket, akkor külön folyékony rétegeket képeznek, az egyik a másik tetején. Más folyadékok, például alkohol és víz dörzsölése keverhető egymással. De tudta-e, hogy ha mindkét folyadék összekeveredik, akkor újra két különböző rétegre oszthatja őket? Hogy teheted ezt? A válasz meglephet-sóval! Ebben a tevékenységben megtudhatja, hogyan működik ez.

háttér
Ha két folyadék keverhető össze, akkor ezek “hibásak” —homogén megoldásnak nevezett valamit alkotnak, ami azt jelenti, hogy már nem lehet megkülönböztetni a két folyadékot. Ezzel szemben, ha nem keverhetők össze, akkor”észrevehetetlenek” —két különálló réteget alkotnak, amelyet heterogén megoldásnak neveznek. A keveréshez mindkét folyadék molekuláinak képesnek kell lenniük arra, hogy vonzzák egymást. A poláris molekulák (azaz elektromos töltésük egyenetlenül oszlik el, így pozitívabb és negatívabb oldaluk van) hajlamosak hidrogénkötéseket alkotni, míg a nem poláris molekulák (amelyek egyenlő töltésmérleggel rendelkeznek) nem hajlamosak ilyen kötéseket alkotni. Mivel a vízmolekulák polárisak, minden olyan folyadék, amely nem rendelkezik poláris molekulákkal—például olajjal—, általában vízzel nem észlelhető.

az alkoholmolekulák poláris és nem poláris részűek, ami azt jelenti, hogy képesek hidrogénkötéseket alkotni vízzel, ezért képesek vele keverni. De hogyan lehet megtörni ezeket a kötéseket annak érdekében, hogy mindkét folyadékot összekeverjük? Hozzá kell adnia valamit a keverékhez, amely versenyez az alkohollal a vízmolekulákhoz való kötődésben. Az egyik anyag, amely ezt megteheti, a só. A só egy ionos vegyület, ami azt jelenti, hogy elektromosan töltött molekulákból álló anyag, úgynevezett ionok. Amikor az ionos vegyületek vízben oldódnak, az egyes ionok elválnak, és vízmolekulák veszik körül őket—ezt a folyamatot nevezzük szolvációnak. Mivel a sóionok fel vannak töltve, sokkal jobban oldódnak egy poláris oldószerben, amely szintén valamivel több töltésű, mint egy nem poláris oldószer. Emiatt a sóionok sokkal erősebben vonzzák a vízmolekulákat, mint az alkoholmolekulák, mivel az alkohol kevésbé poláris, mint a víz. Ez azt jelenti, hogy ha sok só van, az összes vízmolekulák kötődnek a sóionokhoz, így egyik sem képez hidrogénkötéseket az alkoholmolekulákkal. Ennek eredményeképpen az alkohol vízzel elegyedik, majd külön réteget képez. Ezt a folyamatot “sózásnak” vagy “só által kiváltott fáziselválasztásnak” nevezik.”

történelmileg ezt a módszert alkalmazták a szappankészítés során olyan összetevők eltávolítására, amelyek nem lehetnek a végszappan termékben. A sózást a biokémiai laboratóriumokban is gyakran használják a fehérjék tisztítására, mivel a különböző fehérjemolekulák különböző sóoldat-koncentrációkban érzéketlenné válnak. A vegyészek ezt a technikát használják folyadékok kivonására az oldatból, amit ebben a tevékenységben fog tenni: Akkor külön a dörzsölés alkohol, víz keverék segítségével csak egy teáskanál asztali só!

Anyag

• Négy átlátszó mini csésze (két rész) szemhéjakkal
• Állandó jelölő
• a csapvíz
• alkohol (70% izopropil-alkohol)
• asztali só
• Készlet adagolókanállal
• a Munka a területen, amely képes elviselni kiömlött
• Etanol vagy aceton (megtalálható a boltokat) (opcionális)
• Sót helyettesítő, mint például a kálium-klorid vagy Epsom só (opcionális)

Elkészítési

• az állandó jelölő címke a mini csésze 1, 2, 3, 4.
• adjunk hozzá másfél evőkanál vizet az 1.és 3. csészéhez.
• adjunk hozzá másfél evőkanál alkoholt a 2.és 4. csészéhez.

eljárás

• adjunk hozzá egy teáskanál sót a vízhez az 1. csészében. Mi történik a sóval? Feloldódik a vízben?
• tegye a fedelet, és rázza fel a csészét körülbelül 20-30 másodpercig. Hogyan néz ki a keverék?
• ismételje meg az előző két lépést a 2.pohárral (dörzsölő alkohollal). Mi történik a sóval ebben az időben? A keverék eltér a víz-só keverékétől?
• vegye le a kupakot az állandó jelölőről, majd a 3-as csészében forgassa el a hegyét a vízben kb. 10 másodpercig. Helyezze a fedelet a csészére, majd rázza meg öt másodpercig. A tinta feloldódik a vízben? Hogyan néz ki a megoldás a rázás után?
• ismételje meg az előző lépést a 4.csészével (alkohol dörzsölése). A kapott keverék másképp néz ki? Ha igen, mi a különbség? Meg tudja magyarázni a különbségeket?
• ezután öntsük a 4. pohárból származó alkoholt a vízbe a 3. csészében. Tegye vissza a fedelet, majd forgassa a keveréket öt másodpercig. A dörzsölő alkohol keveredik a vízzel? Mi történik a keverék színével? Látod, hogy Külön rétegek képződnek?
• most adjunk hozzá egy teáskanál sót a keverékhez a 3. csészében. Helyezze a fedelet a csészére, majd rázza meg 20-30 másodpercig. Mi történik, ha hozzáadjuk a sót a keverékhez? A keverék másképp néz ki rázás előtt vagy után? Ha igen, hogyan néz ki másképp? Meg tudja magyarázni az eredményeket? Milyen színű a keverék?
• Extra: el tudja különíteni más folyékony keverékeket sóval? Mi a helyzet az etanollal, vízzel, acetonnal és vízzel? Próbálja ki a különböző folyékony keverékeket, hogy megtudja!
• Extra: Vannak-e más sók—például kálium-klorid, sópótló vagy Epsom só—, amelyeket felhasználhat a folyadékok elválasztására? Ismételje meg a tesztet, de ezúttal más sót használjon, mint az asztali só. Még mindig ugyanazokat az eredményeket látja? Ha nem-hogyan különböznek az eredmények?
• Extra: mennyi sót kell elkülöníteni a dörzsölő alkoholtól és a víztől? Tudja meg a változó mennyiségű sót, hogy hozzá a dörzsölés alkohol, víz keverék.

megfigyelések és eredmények
látnia kellett volna, hogy a só könnyen feloldódik a vízben az 1. csészében. (Rázása után úgy tűnt, hogy a só eltűnik.) Ne feledje, hogy ez azért fordul elő, mert az ionos sómolekulák könnyen kötődnek a poláris vízmolekulákhoz. A só azonban nem oldódott olyan könnyen a dörzsölő alkoholban a 2. csészében. (Még a rázás után is láthatja a sót.) Ez azért fordul elő, mert az alkoholmolekulák kevésbé polárisak, mint a víz, így a sóionok nem kötődnek velük olyan könnyen.

az állandó jelölőfestékkel meg kellett volna figyelnie a pontosan ellentétes jelenséget. A tinta nem oldódik jól vízben, de könnyen az alkoholban, így az utóbbi sokkal több színt ad. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a dörzsölés alkohol is van egy része a molekula, amely nem töltések, és nem poláris. Ez a rész jobban kompatibilis a nempoláris molekulákkal, például a marker tintával.

amikor a dörzsölő alkoholt vízzel keverjük, az utóbbi molekulái hidrogénkötéseket kötnek a vízmolekulákkal. Az alkohol feloldódik a vízben, hogy homogén oldatot képezzen, így már nem lehet megkülönböztetni az alkoholt és a vizet. Ha azonban sót adunk a keverékhez, a só fel akar oldódni a vízben, és az alkohollal versenyez a vízmolekulák számára. Mivel kevesebb vízmolekulák állnak rendelkezésre, hogy a hidrogén kötések az alkohol molekulák, az alkohol kevésbé oldódik a víz-alkohol keverék, végül alkotó külön réteg tetején a víz. Mindkét rétegnek eltérő színűnek kell lennie, a víz többnyire tiszta, az alkohol pedig színesebb. Ez azért fordul elő, mert a marker tinta jobban oldódik a dörzsölő alkoholban.

Cleanup
öblítse le az összes keveréket a mosogatóba bő hideg vízzel. Mosson kezet és tisztítsa meg a munkaterületet.

tovább a felfedezéshez
kémia gyerekeknek: oldatok és oldatok, a Ducksters-től
víz alatti tűzijátékokat hozhat létre kémiával, a Scientific American-től
Tudományos tevékenység minden korosztály számára!, a Science Buddies

Ez a tevékenység hozta neked együttműködve Science Buddies