המדע כיצד פועל רפש

אתה יודע על סליים. עשית את זה כפרויקט מדעי או פוצצת את הגרסה הטבעית מהאף שלך. האם אתה יודע מה עושה רפש שונה מנוזל רגיל? להלן מבט על המדע של מהו רפש, איך הוא נוצר ותכונותיו המיוחדות.

רפש זורם כמו נוזל, אך בניגוד לנוזלים מוכרים (למשל, שמן, מים), יכולתו לזרום, או צמיגות, אינו קבוע. אז זה נוזל, אבל לא נוזל רגיל. מדענים מכנים חומר שמשנה צמיגות נוזל שאינו ניוטוני. ההסבר הטכני הוא כי רפש הוא נוזל המשנה את יכולתו להתנגד לעיוות על פי לחץ גזירה או מתיחה.

משמעות הדבר היא שכאשר שופכים רפש או נותנים לו לזרום דרך האצבעות, יש לו צמיגות נמוכה וזורם כמו נוזל סמיך. כשאתה סוחט רפש לא-ניוטוני, כמו זובלק, או קולט אותו באגרוף, הוא מרגיש קשה, כמו מוצק רטוב. הסיבה לכך היא שהפעלת לחץ סוחטת את החלקיקים ברפש יחד, ומקשה עליהם להחליק זה מול זה.

רוב סוגי הרפש הם גם דוגמאות לפולימרים. פולימרים הם מולקולות המיוצרות על ידי קישור בין שרשראות של יחידות משנה.

צורה טבעית של רפש היא רירית, המורכבת בעיקר ממים, הרירית גליקופרוטאין ומלחים. מים הם המרכיב העיקרי גם בסוגים מסוימים של רפש מעשה ידי אדם. הקלאסי פרויקט רפש מדעי מתכון מערבב דבק, בורקס ומים. Oobleck הוא תערובת של עמילן ומים.

סוגים אחרים של רפש הם בעיקר שמנים ולא מים. דוגמאות מכילות מרק טיפשי ו רפש אלקטרואקטיבי.

הספציפיות של אופן פעולתו של רפש תלויות בהרכב הכימי שלה, אך ההסבר הבסיסי הוא שכימיקלים מעורבים ויוצרים פולימרים. הפולימרים פועלים כרשת, כאשר מולקולות מחליקות זו מול זו.

לדוגמא ספציפית, שקול את התגובות הכימיות המייצרות רפש דבק ובורקס קלאסי:

1. משולבים שני פתרונות ליצירת רפש קלאסי. האחד הוא דבק בית ספר מדולל, או אלכוהול פוליוויניל במים. הפיתרון האחר הוא בורקס (נא₂ב₄O₇.10 ח₂O) במים.
2. בורקס מתמוסס במים ליוני נתרן, Na⁺, ויונים מסובכים.
3. היונים הטטרה-בוראטים מגיבים עם מים לייצור OH^- יון וחומצה בורית:
   ב₄O₇^2-(aq) + 7 ח₂O 4 ח₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. חומצה בורית מגיבה עם מים ליצירת יוני בוראט:
   ח₃BO₃(aq) + 2 ח₂O B (OH)₄^-(aq) + ח₃O⁺(aq)
5. קשרי מימן נוצרים בין יון הבוראט לקבוצות OH של מולקולות האלכוהול הפוליוויניל מהדבק, ומחברים ביניהם ליצירת פולימר חדש: רפש.

האלכוהול הפוליוויניל הצולב מלוכד הרבה מים, כך שהרפש רטוב. אתה יכול להתאים את עקביות הרפש על ידי שליטה על היחס בין הדבק לבורקס. אם יש לך עודף של דבק מדולל לעומת תמיסת בורקס, תגביל את מספר הקישורים הצולבים שיכולים להיווצר ולקבל ריר נוזלי יותר. אתה יכול גם להתאים את המתכון על ידי הגבלת כמות המים שבהם אתה משתמש. לדוגמה, אתה יכול לערבב את תמיסת בורקס ישירות עם דבק, לייצר רפש נוקשה מאוד.