Féculents science Créer votre propre Colloid - Scientific American
Concepts clés
Matière
solutions colloïdaux
Propriétés physiques
États de la matière
introduction
Avez-vous déjà demandé ce que la crème fouettée, gelée, et le lait ont en commun? En plus de tout être savoureux, ils sont aussi tous composés de minuscules particules solides qui sont dispersées, ou distribués, dans l'eau. Ce type de mélange est appelé une solution colloïdale. solutions colloïdales ont des propriétés physiques très intéressantes, comme agissant comme un solide et un liquide en même temps! Dans cette activité, vous aurez la chance de créer une solution colloïdale qui est faite en utilisant la fécule de maïs et de l'eau, puis explorer ces propriétés de première main.
Contexte
solutions colloïdales (également appelées suspensions colloïdales) contiennent des petites particules, allant de un à 1000 nanomètres de diamètre. (Un nanomètre est très petite un cheveu humain est d'environ 100 000 nanomètres de large!) Dans cette activité, les particules utilisées sont l'amidon de maïs, et ils sont dispersés uniformément dans une quantité d'eau. Ces particules sont si petites que vous ne pouvez pas les voir à l'œil nu et quand vous regardez la solution colloïdale, il semble homogène ou uniforme. Si vous mettez cependant, sous un microscope, il regarderait hétérogène, ou comme si les choses avaient été mélangées.
Avoir la taille des particules droit est essentiel pour préparer une solution colloïdale. Si des particules plus petites sont utilisées, ils se dissolvent dans l'eau et ne pas être visible, même avec un microscope. Par exemple, pensez à la façon dont le sucre se dissout dans l'eau, ce qui rend une solution homogène. D'autre part, si des particules plus grosses sont utilisées, comme les grains de sable, ils ne se dissolvent pas dans l'eau. Au lieu de cela, ils se séparent de l'eau, et sont si grands qu'ils forment un mélange hétérogène de particules qui peuvent être vus à l'oeil nu. Les particules de fécule de maïs sont juste la bonne taille (environ 100 à 800 nanomètres de diamètre) pour obtenir une solution colloïdale avec de l'eau.
Matériaux
- Petit bol ou une tasse
- Fécule de maïs
- Coupe, tasse ou verre à boire
- Eau
- compte-gouttes
- Fourchette
Préparation
- Ajouter une cuillère à soupe de la fécule de maïs au petit bol ou une tasse.
- Remplissez la tasse vide, tasse ou verre à boire avec de l'eau.
Procédure
- Utilisez le compte-gouttes pour ajouter de l'eau de la coupe au bol qui tient la fécule de maïs. Ajouter l'eau une goutte à la fois, en comptant que vous allez. Que se passe que l'eau touche la fécule de maïs?
- Après avoir ajouté 20 gouttes, mélanger la fécule de maïs avec la fourchette. Briser les mottes qui se sont formées.
- Continuez à ajouter des gouttes une à la fois, en remuant à la fourchette toutes les 20 gouttes. Qu'est-ce qui se passe lorsque vous ajoutez plus d'eau?
- Une fois que vous avez ajouté 100 gouttes du total de l'eau, arrêtez-vous un instant et observer la fécule de maïs. De quoi ça a l'air? Comment at-il changé?
- Continuez à ajouter des gouttes, mais maintenant mélanger la fécule de maïs après 10 gouttes.
- Arrêtez d'ajouter l'eau lorsque tous la fécule de maïs a coulé ensemble comme un liquide. Il faudra probablement environ 150 à 170 gouttes du total de l'eau. Combien de gouttes at-il fallu pour vous? Comment décririez-vous l'apparence de la solution?
- Jouez avec la solution dans le bol. Poke avec votre doigt et mettre un peu sur votre fourchette ou dans votre main. Comment se déplacer? Que ressentez-vous? Que pensez-vous que cela vous parle de solutions colloïdales et leurs propriétés physiques? Astuce: S'il semble se crayeuse alors que vous étudiez, essayez d'ajouter et mélanger dans quelques gouttes d'eau.
- Supplémentaire: solutions colloïdaux peuvent être fabriqués à partir d'autres produits communs à part de la fécule de maïs, comme d'autres amidons (par exemple, la pomme de terre, tapioca et amidons de riz), ainsi que la gélatine. Essayez de faire des solutions colloïdales à d'autres substances. Comment se comparent-elles avec la solution colloïdale faites en utilisant la fécule de maïs?
- Supplémentaires: Amidons sont souvent utilisés pour faire des gels. Essayez chauffer la solution et de voir ce qui se passe. Comment faut-il changer? Y at-il de nouvelles propriétés physiques que vous pouvez observer?
- Supplémentaire: Le sol argileux se comporte comme une matière colloïdale quand il a juste la bonne quantité d'eau en elle. Vous pouvez essayer de faire une solution de sol argileux colloïdale et de tester l'effet des différentes forces là-dessus. des solutions solides colloïdaux peuvent apparaître contre de fortes forces vers le bas, mais faible contre les forces latérales qui poussent sur le côté. Dans quelle direction est votre solution de colloïde les plus faibles? Si votre échantillon était sol argileux dans le monde réel, comment cela pourrait-il contribuer à des glissements de terrain ou les tremblements de terre?
Observations et résultats
Est-ce que la solution de fécule de maïs ressembler à un liquide blanc lent? Est-il devenu un solide dur lorsque vous avez appuyé sur, mais se transformer en un liquide quand il a été autorisé à se déplacer librement?
solutions colloïdaux peuvent agir comme à la fois un solide et un liquide. La solution colloïdale que vous avez fait ne se comporte pas comme un solide ou un liquide typique typique. Phases de la matière telles que liquide, gaz, solide et plasma sont des propriétés physiques de la matière. La solution de fécule de maïs est un fluide non-newtonien, ce qui signifie qu'il ne se comporte pas comme un fluide newtonien. Lorsque la plupart des liquides subissent une force de cisaillement sur le côté, comme en poussant votre doigt vers le bas contre eux, ils se déplacent hors de la voie. Les liquides ont également une réponse proportionnée, ce qui signifie si vous pousser plus fort, ils se déplacent hors de la voie rapide. La viscosité des liquides, ou résistance à l'écoulement, ne change pas. L'eau, et la plupart des liquides, sont newtonienne et se comportent de cette façon. Parce que cependant, vous auriez dû voir qu'il ne se comporte pas comme la solution de fécule de maïs est non newtonien, cela. Lorsque vous mettez l'accent sur elle, par exemple en appuyant sur ou piquer avec la fourche, il a répondu en devenant plus difficile, le passage à un état solide. Lorsque vous ne l'avez pas mis l'accent sur, par exemple en le tenant simplement à la main, il a changé à nouveau son état, cette fois-ci devient un liquide qui coule.