نشاط عملي يوّضح طريقة صنع الفقاعات داخل المحلول

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طريقة صنع الفقاعات داخل المحلول الفقاعات الكيمياء

– الأهداف

1.التعرّف إلى الطريقة التي تتجاذب فيها جزيئات الماء إلى بعضها البعض في طبقة رقيقة من الصابون.

 

– الأدوات التي تحتاجها

1– ماء

2- ملعقة طعام

3- ملعقة صغيرة

 

4- سائل جلي

5– وعاء مقعر ومدوّر (قصعة)

6- غليسرين أو شراب الذرة

 

7- صحن بلاستيكي

8- مصاصات شراب

9- أعواد تنظيف الغليون

 

– خطوات العمل:

1- ضع مقدار عشر ملاعق طعام من الماء في الوعاء ثم أضف مقدار ملعقة واحدة من سائل الجلي.

2- أضف ملعقة صغيرة من الغليسرين أو شراب الذرة إلى الماء الموجود في الوعاء وحرك المزيج.

3- انقل بضع ملاعق من محلول الفقاعات إلى الصحن البلاستيكي.

4- استخدم مصاصة شراب لتنفخ في المحلول الموجود في الصحن كي تشكل فقاعة. انظر بعناية إلى قمة الفقاعة. ماذا تشاهد؟ ما أكبر فقاعة تستطيع نفخها؟ هل تستطيع نفخ فقاعة ثانية داخل الفقاعة الأولى؟

5- اثنِ أعواد تنظيف الغليون لتصنع منها شكلاً مربعاً. استخدم عوداً آخر ليكون كالمقبض تمسك بواسطته المربع.

6- اغمس المربع في محلول الفقاعات الموجود في الوعاء. ماذا يحدث عندما تنفخ على مربع الفقاعات؟

 

اثنِ أعواد تنظيف الغليون لتصنع منها أشكالاً مختلفة واغمسها في محلول الفقاعات.

ارسم الأشكال التي تظهر داخل الإطارات على دفتر ملاحظاتك. هل تستطيع التنبؤ بمظهر الطبقة الرقيقة التي ستتشكل في الإطارات الجديدة؟ لماذا تتشكل أو تتكوّن طبقة رقيقة من الصابون في الفقاعة إذا نفختها في الهواء؟

انظر عن قرب إلى الفقاعات. هل تشاهد أي سائل يتحرك على سطوحها؟ ماذا تدلّك هذه النقطة بشأن الفقاعات التي تنفجر في نهاية الأمر؟

 

إن محلول الفقاعات حساس لتغيّر كمية بخار الماء في الهواء (الرطوبة) من جهة، وحساس أيضاً لدرجة الحرارة من جهة أخرى.

إذا كانت الفقاعات التي تنفخها تنفجر بسهولة، حاول رش الطاولة برذاذ الماء حول المكان الذي تجري فيه التجربة بواسطة بخاخة ماء، كتلك المستعملة في رش الرذاذ على النباتات.

عندما يتبخر الماء من على سطح الطاولة، تزداد رطوبة الهواء وتنقص درجة الحرارة، ما يجعل فقاعاتك تدوم لفترة أطول.

 

توتر سطح الفلفل

حاول القيام بتجربة أخرى حول توتر السطح. اسكب قليلاً من الحليب في صحن. رش قليلاً من مسحوق الفلفل الأسود على سطح الحليب. ماذا يحدث للفلفل؟ كيف ترتب الجسيمات نفسها على سطح الحليب؟

امزج الآن كمية قليلة من مادة منظفة مع قليل من الماء، ثم ضع نقطة واحدة من مزيج الماء والمادة المنظفة في وسط صحن الحليب. ماذا يحدث لجسيمات الفلفل؟ هل تستطيع تفسير سبب حدوث ذلك ذلك؟

 

تحليل النشاط

عندما تنفخ في محلول الفقاعات فإن الهواء الذي تزفره يتجمع داخل الطبقة الرقيقة من الماء الصابوني.

تتجاذب جميع جزيئات الماء في الفقاعة نحو بعضها البعض وتشدّ نفسها لتتجمع ضمن أصغر حيّز ممكن. وفي الحقيقة هذا هو الشكل الكروي للفقاعة.

إذا نظرت عن قرب إلى قمة الفقاعات ستشاهد ألواناً مختلفة تدور كالدوامة على سطح الطبقة الصابونية الرقيقة.

 

تظهر هذه الألوان بسبب انكسار الضوء على سطح الصابون والغليسرين في محلول الفقاعات الذي أعددته.

عندما تشدّ قوة الجاذبية هذه الجزيئات إلى جوانب الفقاعة تتحرك الألوان بالاتجاه ذاته أيضاً، ثم تضعف القوى التي تمسك الفقاعة ببعضها إلى أن تنفجر في النهاية، أما البقع السوداء الصغيرة الموجودة على سطح الفقاعة فهي أرق مكان في المحلول حيث تكون الفقاعة أضعف ما يمكن عند تلك البقع.

من المستحيل طبعاً نفخ فقاعة مربعة، لكن بإمكانك صنع مربع من فقاعة دائرية من خلال إجبارها على اتخاذ شكل إطار أعواد تنظيف الغليون، كما تستطيع صنع أشكال متنوعة من الفقاعات عن طريق ثني عود التنظيف ليأخذ أشكالاً مختلفة.

 

وفي نشاط المتابعة الذي استخدمت فيه الحليب ومسحوق الفلفل الأسود انتشرت جسيمات الفلفل أول الأمر بانتظام على سطح الحليب، تتجاذب جميعها نحو بعضها البعض بالمقدار نفسه، وعند إضافة المادة المنظفة إلى الحليب، انخفض توتر السطح عند مركز سطح الحليب.

أما توتر السطح على حواف الصحن ما زال قوياً، لذلك تنشدّ جزيئات الماء إلى الحواف وتسحب في طريقها أيضاً جسيمات الفلفل.

 

ما العمل إذا انفجرت الفقاعات بسرعة؟

حاول زيادة تركيز محلول الفقاعات الذي قمت بتحضيره، وذلك بإضافة المزيد من الغليسرين (أو شراب الذرة) وسائل الجلي، كما أن محلول الفقاعات يكون أنجح إذا قمت بتحضيره قبل يوم من إجراء التجربة.

 

فقاعات عملاقة

إذا أردت نفخ فقاعات كبيرة جداً، اصنع محلولاً مكوّناً من ربع كوب من سائل الجلي ونصف كوب من الغليسرين وثمن كوب من شراب الذرة. صب المحلول في وعاء كبير مقعر ومدوّر (قصعة) أو قِدْر عميقة، ثم اربط خيط على شكل عقدة كي تَستخدمها كإطار تنفخ بواسطته الفقاعات

 

الصابون

يشكل الشحم بقعاً صعبة الإزاحة حين يلطخ ملابسنا أو الأرض، بل وجلدنا أيضاً، لكن الماء وحده ليس عنصراً جيداً للتنظيف لأن جزيئات الماء وجزيئات الشحم تتنافر.

أما الصابون فهو عنصر ممتاز للتنظيف لأنه مكوّن من دهون حيوانية أو نباتية ممزوجة مع مواد كيميائية أخرى.

ينجذب طرف واحد من جزي الصابون إلى الماء، بينما ينجذب الطرف الآخر إلى الشحم. عندما نقوم بتحضير رغوة صابونية، تنجذب جزيئات الماء والصابون إلى جزيئات الشحم، ويمكن إزالة الشحم والصابون بعد ذلك باستخدام المزيد من الماء

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]