Veda o slize

Sliz je kvapalina s nestálou viskozitou

Tara Moore / Getty Images

Vieš o sliz . Buď ste to urobili ako vedecký projekt, alebo ste vyfúkli prirodzenú verziu z nosa. Viete, čím sa sliz líši od bežnej tekutiny? Tu je pohľad na vedu o tom, čo je sliz, ako sa tvorí a aké sú jeho špeciálne vlastnosti.

Čo je sliz?

Sliz tečie ako kvapalina, ale na rozdiel od známych kvapalín (napr. olej, voda) jeho schopnosť tiecť, resp. viskozita , nie je konštantná. Je to teda tekutina, ale nie bežná tekutina. Vedci nazývajú materiál, ktorý mení viskozitu, nenewtonovskou tekutinou. Technické vysvetlenie je, že sliz je tekutina, ktorá mení svoju schopnosť odolávať deformácii podľa šmykového alebo ťahového napätia.

To znamená, že keď nalejete sliz alebo ho necháte vytekať cez prsty, má nízku viskozitu a tečie ako hustá kvapalina. Keď stlačíte nenewtonovský sliz, napríklad oobleck, alebo doňho búchate päsťou, je to tvrdé, ako mokrá pevná látka. Je to preto, že aplikovanie stresu stláča častice v slize dohromady, takže je pre nich ťažké kĺzať proti sebe.

Väčšina druhov slizu je tiež príklady polymérov . Polyméry sú molekuly vyrobené spojením reťazcov podjednotiek.

Príklady

Prirodzenou formou slizu je sliz, ktorý pozostáva hlavne z vody, glykoproteínu mucínu a solí. Voda je hlavnou zložkou aj v niektorých typoch ľudského slizu. Klasika sliz vedeckého projektu recept mieša lepidlo, bórax a vodu. Oobleck je zmes škrobu a vody.

Ostatné druhy slizu sú skôr oleje ako voda. Príklady zahŕňajú Hlúpy tmel a elektroaktívny sliz .

Ako to funguje

Špecifiká fungovania určitého typu slizu závisia od jeho chemického zloženia, ale základným vysvetlením je, že chemikálie sú zmiešané za vzniku polymérov. Polyméry fungujú ako sieť, pričom molekuly kĺžu po sebe.

Ako konkrétny príklad zvážte chemické reakcie, ktoré produkujú klasický sliz z lepidla a bóraxu:

1. Na vytvorenie klasického slizu sa kombinujú dve riešenia. Jedným z nich je zriedené školské lepidlo alebo polyvinylalkohol vo vode. Iné riešenie je bórax (To_dvaB₄O₇0,10H_dvaO) vo vode.
2. Borax sa rozpúšťa vo vode na sodné ióny, Na⁺a tetraboritanové ióny.
3. Tetraboritanové ióny reagujú s vodou za vzniku OH^-ión a kyselina boritá:
   B₄O₇^dva-(aq) + 7H_dvaO4H₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. Kyselina boritá reaguje s vodou za vzniku boritanových iónov:
   H₃BO₃(aq) + 2H_dvaO B(OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(aq)
5. Vodíkové väzby vznikajú medzi boritanovým iónom a OH skupinami molekúl polyvinylalkoholu z lepidla, čím sa navzájom spájajú za vzniku nového polyméru: slizu.

Zosieťovaný polyvinylalkohol zachytáva veľa vody, takže sliz je mokrý. Konzistenciu slizu môžete upraviť ovládaním pomeru lepidla k bóraxu. Ak máte nadbytok zriedeného lepidla v porovnaní s roztokom bóraxu, obmedzíte počet krížových väzieb, ktoré sa môžu vytvoriť, a získate tekutejší sliz. Recept môžete upraviť aj obmedzením množstva vody, ktorú používate. Môžete napríklad zmiešať roztok bóraxu priamo s lepidlom, čím vznikne veľmi tuhý sliz.