纸尿裤吸水的秘密 吸水性玩具恐龙是什么

2021-09-23 16:48:58
来源:中国化工报

纸尿裤吸水的秘密

志愿者向3个杯子里倒了水,杯子翻转过来却不见水流出。现场观众一脸疑惑。

“那是因为在你们来之前,我已经在这个杯子里加入了这种白色粉末状的物质,它的名字叫聚丙烯酸钠,大部分的纸尿裤里都有这种材料。”志愿者解释道,“聚丙烯酸钠这种材料具有非常好的吸水能,这与它的结构有关。当聚丙烯酸钠处于干燥状态时,它的分子结构就像一个弹簧,是一种螺旋形的结构,加入水之后,这个‘弹簧’就像被拉开了一样,中间就会出现很多空间来让水分子进入,这样水就被牢牢地固定在这个‘弹簧’上了。”

据介绍,这种材料的应用很广泛。比如,聚丙烯酸钠加完水之后就像雪花一样,拍电影的时候,就是用这种材料来模拟下雪场景的。再比如,在森林起火的时候,人们会用聚丙烯酸钠做成的泡沫和凝胶洒在火势前方的建筑物上,这一层泡沫和凝胶能够保护建筑物不被烧毁,等大火过去之后,再喷洒更多的水就能把它们洗掉,非常方便。

“恐龙”喝水也长大

一个装有水的塑料盆里漂浮着大大小小的玩具恐龙。

“其实小恐龙在水中浸泡两天,就能变成大恐龙了。”志愿者向观众讲解道,“这个吸水玩具恐龙是由两种高分子聚合物做成的,一种是叫聚丙烯酰胺的超强吸水聚合物,另一种叫纤维素,类似海绵的材料。由于聚丙烯酰胺分子对水分子具有很强的亲和,所以水可以被很好地吸收。纤维素也会吸水,但它的主要作用是在恐龙吸水过程中,保持恐龙的形状。所以就算这种恐龙变得很大,但是它的样子还是保持了原状。”

“那这种玩具有没有毒?”一位家长问道。

“这种玩具是没有毒的,聚丙烯酰胺及其水解体本身是无毒的,纤维素就是从木头中提取的,所以这种玩具非常安全,您大可放心。”志愿者回答说。

制作橡皮泥并不难

在一个站台上,一位志愿者一手拿着烧杯,一手向烧杯中不时地滴入一些溶液,很快这两种溶液就发生了化学反应变成了橡皮泥。志愿者把橡皮泥取了出来,分发给了小朋友们。

据介绍,烧杯里装的是4%的聚乙烯醇(PVA)溶液,滴入的溶液是5%的硼酸钠溶液。PVA是一种聚合物,分子链很长,而且是由许多重复单元相互连接而组成的,像链条一样。PVA的溶液是PVA长链和水分子的混合物。分子链在溶液中伸展而且可以来回移动,就像意大利面在水中一样。当硼酸钠加入溶液中之后,硼酸钠分子可以将部分PVA分子链连接起来,使得它们的运动受阻,就像两根意大利面缠绕在一起,这个过程叫做交联。随着硼酸钠逐渐将不同的PVA分子连接起来,流动的溶液慢慢变成了弹黏胶。

剃须泡沫上能作画

一名志愿者将一滴红色的食用色素滴到水里,水体瞬间变红,但滴到一张纸上,只留下一个小红印。之后,志愿者在一个纸盘中涂满了泡沫剃须膏,然后拿起色素在泡沫上滴了一滴,用牙签将色素在泡沫上画了一个五角星。志愿者又将一张白纸附在了纸盘上,拿起来后,发现色素和泡沫都留在了纸上。将多余的泡沫擦掉后,纸上留下了一个漂亮的大五角星。

志愿者向观众解释道:“水和色素是好朋友,所以很快便能扩散开。泡沫剃须膏中有水分,但是含量没有那么多,所以色素在泡沫中只会扩散一部分,因此用一滴色素便可以在泡沫上作画。当把纸张附上后,泡沫上的色素便留在了纸上。但是纸张和色素不是好朋友,所以色素不能扩散开来,就算把泡沫擦掉,色素也还是留在了纸上面。”

油水分离很简单

志愿者手上拿着一瓶油水混合物。为了将油水分开,这名志愿者拿出了一包黑色的粉末,倒入了液体中,并晃了几下,随后将一块磁铁贴在瓶子外面。

“大家看,现在发生了什么?”志愿者举起瓶子,只见瓶子中的油附着在了黑色粉末上,而黑色粉末则慢慢地向磁铁一方靠拢,瓶子中的溶液逐渐变得清澈、透明,油和水分开了。

油水为何能分离?志愿者给出了答案:“大家都知道,水和油不是好朋友,它们不会相互融合。我们倒进去的黑色粉末实际上是一种具有不对称结构的两亲颗粒,也就是说它与水、油都是朋友,还可以被磁铁吸引。当磁颗粒投入到水中后,它一手拉住水,一手拉住油,并将油乳化。这时,外面的磁铁会将被乳化的油物质随着磁颗粒一起吸过来,这样水和油自然就分开了。”

后记

化学嘉年华活动结束后,记者采访了现场部分志愿者,他们非常认可这样的活动形式。

这次活动很有意义。让众多的小朋友参与到化学实验中,让他们提前接触化学、了解化学、认识化学,在他们的心中种下对化学有兴趣的种子。

——志愿者A

化学可以让人们了解生活中的物质是怎样构成的,明白其中的原理。但这次的活动侧重点不在讲解原理上,而是在于激发小朋友们的乐趣,让他们知道化学是有趣的学科。因为公众对化学化工的印象一直不好,所以希望通过这个活动培养小朋友们对化学的热爱。

——志愿者B

我很喜欢本次化学嘉年华的志愿者工作。首先,这是一个规模很大的活动,全国各地的化学工作者都来到了大连理工大学,作为大连理工大学的一名学生,当志愿者责无旁贷。其次,我的工作就是向小朋友们展示科学实验,虽然小朋友们可能不理解其中的实验原理,但是却可以激发一个孩子对于化学的兴趣和乐趣,我很高兴能带领他们进入神奇的化学世界。

——志愿者C

剃须膏上画五角星。

铅笔穿过塑料袋却没有水流出来。

化海拾趣

糖精是怎样发现的?

某天傍晚,俄国化学家法利德别尔格恍然记起要帮妻子举办生日宴会的嘱咐。于是,他草草地洗了手,将铅笔插在口袋里,直奔家中。法利德别尔格跟客人们寒暄几句后,便帮助妻子将酒杯、餐具及一盘盘菜摆上。客人们发现,当日的菜品都是甜的,然而法利德别尔的妻子并没有放糖。法利德别尔检查了厨房的用品和餐具,没有发现什么异常现象。他舔了舔盘子边缘,发现盘子是甜的。他了想,又舔了舔自己的手,发现自己的手也特别甜。于是,他从口袋里取出那支从实验室带回的沾满实验药剂的铅笔,用舌头一舔,觉得甜得受不了,连忙吐了出来。法利德别尔格恍然大悟:“原来是我的铅笔把甜味传到我手上,我又把手上的甜味传给了盘子。”

法利德别尔格连夜赶到实验室,进行药剂检查。在检查那瓶下午最迟检测的药剂时,他终于发现了一种比糖不知甜上多少倍的东西。从此,他集中全部精力,奋斗了几个月,从又黑又臭的煤焦油中提炼出了一种特别甜的白色晶体。经过鉴定,他确认这种结晶体要比蔗糖甜500倍,他把这种白色晶体叫做“糖精”。

糖精也称糖精钠,是最古老的甜味剂。糖精的甜度为蔗糖的300~500倍,它不被人体代谢吸收,在各种食品生产过程中都很稳定。糖精钠很多年来都是世界上唯一大量生产与使用的合成甜味剂,但其安全一直存在争议。年来,糖精的使用在国际上日益减少,我国政府也采取压减糖精政策,并规定不允许在婴儿食品中使用。后来,相继发明了新型甜味剂。

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