Teadus, kuidas lima töötab

Sa tead ju lima. Olete kas teinud selle teadusprojektina või puhunud nina alt välja loomuliku versiooni. Kas sa tead, mis muudab lima tavalisest vedelikust erinevaks? Siin on uuritud teadust, mis on lima, kuidas see moodustub ja selle erilisi omadusi.

Lima voolab nagu vedelik, kuid erinevalt tuttavatest vedelikest (nt õli, vesi) on selle voolamisvõime või viskoossus, pole püsiv. Nii et see on vedelik, kuid mitte tavaline vedelik. Teadlased nimetavad viskoossust muutvat materjali mitte-Newtoni vedelikuks. Tehniline selgitus on see, et lima on vedelik, mis muudab selle võime deformatsioonile vastu panna vastavalt nihke- või tõmbepingele.

See tähendab, et kui valate lima või lasete sellel sõrmede kaudu läbi tilguda, on selle viskoossus madal ja voolab nagu paks vedelik. Kui pigistate mitte-Newtoni lima, nagu näiteks oobleck, või surute seda rusikaga, on see kõva nagu märg tahkis. Selle põhjuseks on asjaolu, et stressi mõjul pigistatakse lima osakesed kokku, muutes nende libisemise üksteise jaoks raskeks.

Enamik lima tüüpe on ka polümeeride näited. Polümeerid on molekulid, mis on valmistatud alaühikute ahelate ühendamise teel.

Lima looduslik vorm on limaskest, mis koosneb peamiselt veest, glükoproteiini mütsiinist ja sooladest. Vesi on peamiseks koostisosaks ka teatud tüüpi inimtekkeliste limade puhul. Klassika teadusprojekti lima retsept segada liimi, booraks ja vesi. Oobleck on tärklise ja vee segu.

Muud tüüpi lima on peamiselt õli, mitte vesi. Näited hõlmavad Rumal pahtel ja elektroaktiivne lima.

Lima tüübi toimimise spetsiifika sõltub selle keemilisest koostisest, kuid põhiline selgitus on see, et kemikaalid segatakse polümeeride moodustamiseks. Polümeerid toimivad võrguna, molekulid libisevad üksteise vastu.

Konkreetse näite jaoks kaaluge keemilisi reaktsioone, mis tekitavad klassikalise liimi ja booraksi lima:

1. Klassikalise lima tegemiseks on ühendatud kaks lahendust. Üks neist on vees lahjendatud kooliliim või polüvinüülalkohol. Teine lahendus on booraks (Ei₂B₄O₇.10H₂O) vees.
2. Borax lahustub vees naatriumioonideks, Na⁺ja tetraboraatioonid.
3. Tetraboraadi ioonid reageerivad veega, et saada OH^- ioon ja boorhape:
   B₄O₇^2-(aq) + 7 H₂O = 4 H₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. Boorhape reageerib veega, moodustades boraatioonid:
   H₃BO₃(aq) + 2H₂O B (OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(aq)
5. Vesiniksidemed moodustuvad liimist pärit polüvinüülalkoholi molekulide boraatiooni ja OH rühmade vahel, sidudes need omavahel, moodustades uue polümeeri: lima.

Ristseotud polüvinüülalkohol püüab palju vett sisse, nii et lima on märg. Lima konsistentsi saate reguleerida, kontrollides liimi ja booraksi suhet. Kui teil on booraksilahusega võrreldes liiga palju lahjendatud liimi, siis piirate ristsidemete arvu, mis võivad moodustada ja saada vedelamat lima. Samuti saate retsepti kohandada, piirates kasutatava vee kogust. Näiteks võite booraksilahuse segada otse liimiga, tekitades väga jäiga lima.