نشاط عملي يوّضح كيفية صنع قالباً من “زجاج السكّر”

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية صنع قالباً من زجاج السكر الكيمياء

– الأهداف:

1- دراسة الطريقة القديمة لصنع وتشكيل الزجاج.

2- الاطلاع على كيفية تشكيل المواد باستعمال الحرارة. صنع زجاج ”سكري“ بنفسك.

 

– الأدوات التي تحتاجها:

1- مقدار ملعقة طعام واحدة من الزبدة

2- طبق طهي مسطح (صينية) غير قابل للالتصاق

 

3- مقدار كوب واحد من السكر

4- قِدْر طهي (مقلاة عميقة) غير قابلة للالتصاق

 

5- مقدار ملعقة طعام من الماء

6- مصدر حراري (موقد)

7– ملعقة خشبية

 

– خطوات العمل:

1- مدّ الزبدة على طبق الطهي المسطح (الصينية) وضعه في الثلاجة حتى يبرد.

2- اسكب السكر في القِدْر مع مقدار ملعقة كبيرة واحدة من الماء وسخّن المزيج ببطء تحت درجة حرارة منخفضة.

 

3- حرك السكر ببطء للحيلولة دون احتراقه. سيتحول السكر إلى سائل بني اللون بعد دقائق قليلة.

 

4- اسكب السكر المذاب على طبق الطهي (الصينية) البارد. ستنصهر الزبدة لكنها ستشكل طبقة بين عصير السكر الثقيل والطبق، كما ستمنع السكر من الالتصاق بالطبق.

 

5- انزع لوح زجاج السكر برفق من الطابق عندما يبرد.

 

إن العديد من المواد التي يصنعها الإنسان ضمن قوالب لتأخذ أشكالاً معينة هي بالأصل أجسام صلبة، لكنها طرية القوام، ثم تصبح قاسية وصلدة (صلبة) عند شيّها أو تركها حتى تجف.

وخير مثال على ذلك هو الصلصال الذي استخدمه الإنسان منذ آلاف السنين. يتوافر الصلصال في الطبيعة، وهو سهل التشكيل، وربما كان من أول المواد التي استخدمها الإنسان في صنع الأشياء.

يتكوّن الصلصال من بلورات صغيرة جداً من البوتاسيوم والألمنيوم والسيلكون بالإضافة إلى الماء والهواء.

 

تنزلق بلورات الصلصال فوق بعضها بعضاً عند وجود كمية كبيرة من الماء، ما يجعل الصلصال طرياً وليناً، لذلك ينبغي إبقاء الصلصال مبللاً أثناء تشكيله. ويمكن تشكيل الصلصال بتدويره على عجلة صانع الفخار، أو يمكن حشر الصلصال في أي قالب من القوالب.

من المحتمل أن قطع طوب البناء الأولى التي ابتكرها الإنسان كان مزيجاً من الصلصال والقش، حيث كان المزيج يُحشر ضمن قوالب متراصّة مستطيلة الشكل.

وبعد تشكيل الجسم المطلوب من الصلصال يُترك حتى يجف تحت درجة حرارة الغرفة أو في الخارج تحت أشعة الشمس التي تبخر الماء. وعندما يجف الصلصال تتماسك البلورات داخله مع بعضها فينكمش ويصبح صلداً (قاسياً) ويُطلق عليه اسم «فخّار».

 

بعد أن تجف الأشياء والأجسام المصنوعة من الصلصال يتم في أغلب الأحيان شيّها في فرن يسمى «التنّور» عند درجة حرارة تصل إلى 3092 درجة فهرنهايت (1700 درجة مئوية).

يُطلق على هذه العملية مصطلح «الشيّ»، وهي العملية التي تجعل جزيئات الصلصال تقترب من بعضها ويصبح الجسم أقسى وأكثر صلابة.

والآن بعد أن يبرد الفخار المشوي تصبح المسافة بين جزيئاته ضيقة جداً بما لا يسمح بدخول جزيئات الماء إليها مرة ثانية، لذلك يبقى الجسم الفخاري صلباً ولو تبلل بالماء مرة ثانية.

 

– تحليل النشاط:

إن الزجاج، بما في ذلك زجاج النوافذ، هو مادة سائلة، فعند درجة حرارة الغرفة يكون الزجاج سائلاً كثيفاً جداً ويتحرك ببطء شديد على مرّ مئات السنين، كما أن كثافة وصلادة (صلابة) الزجاج تجعلنا عاجزين عن قولبته أو تشكيله إلا إذا قمنا بتسخينه فإنه يصبح طرياً ومطاوعاً وسهل التشكيل.

أما السكر فهو من الأجسام الصلبة، لكننا نستطيع تحويله إلى سائل، وذلك بتسخينه حتى ينصهر.

 

وعندما ينصهر السكر يتحول إلى سائل كثيف ودَبِق يشبه الزجاج المصهور في قوامه، لاسيما أن الروابط في السكر تكون رخوة نوعاً ما، لذلك يمكن تشكيله ومدّه كالزجاج.

ولو أنك حاولت قولبة «زجاج السكّر» البارد ومدّه بواسطة مرقاق العجين أو بواسطة ملقط، لابدّ أنك واجهت بعض المشكلات ذاتها التي واجهها قدماء الرومان عندما حاولوا صناعة زجاج النوافذ. فمن الصعوبة بمكان تشكيل زجاج النوافذ بثخانة (سماكة) متساوية وشفافية واحدة.

 

– نصائح للسلامة !

يسبب السكر الحار الحروق، لذلك لا تنفذ هذا النشاط من دون وجود أحد الكبار معك.

 

– صنع قالب على شكل صندوق

حاول بطريقة أخرى صنع قالب من الزجاج «السكري»، وذلك بواسطة صب السكر السائل في وعاء بلاستيكي مقاوم للحرارة واتركه في الثلاجة حتى يبرد، ثم أخرج السكر وشاهد الشكل الذي اكتسبه.

 

– أشكال مختلفة

تستطيع قولبة زجاج السكر بأشكال مختلفة، لكن ذلك قد يحتاج إلى بعض التمرين. اصنع لوحاً من زجاج السكر، كما فعلت في التجربة الرئيسة.

وعندما يبرد لوح السكر، تستطيع أن تصنع منه شكلاً وهو لا يزال طرياً بأن تضعه فوق وعاء مقعر ومدوّر (قصعة) أو فوق كوب بعد دهنه بالزبدة بحيث تتدلى أطراف لوح السكر الطري وتتهدل كالستارة.

عندما يبرد السكر ويصبح قاسياً ينبغي أن يأخذ شكل الوعاء أو الكوب. حاول صنع أوعية صغيرة من السكر بهذه الطريقة لكي تقدم فيها المثلجات خلال إحدى الحفلات التي تقيمها. عندما ينتهي ضيوفك من تناول المثلجات أخبرهم أنهم يستطيعون أكل «الوعاء».

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]