关键概念
Chemistry
Materials science
Polymers
Volume
Absorption

介绍
当我们考虑尿布时,我们通常会想到婴儿。但是你知道宇航员也有时也要穿尿布吗?宇航员“diapers”被称为最大吸收性衣服(MAG),宇航员在长时间长时间保持在它们的脚踏运动员中,例如在太空行走期间或他们的航天器离开轨道时重新进入房屋。

对于婴儿和宇航员来说,尿布的最重要的事情是防止泄漏。但是你有没有想过一次性尿布实际上是如何工作的?什么是尿布内部,允许它吸收所有湿物质而不发出烂摊子?在这项活动中,我们将探索尿布中的物质,让他们保持无泄漏—在摇篮和外太空!

背景
无论是为婴儿还是宇航员制造,主要的一次性尿布品牌都含有粉末化学吸收剂,称为聚丙烯酸钠,可以吸收300倍的水中的水中的300倍!这对一个正常的成年人能够突然吸收蓝色鲸鱼的重量,约40,000磅!

能够吸收大量液体是使聚丙烯酸钠在尿布中重要的是什么。化学物质吸收尿布中的液体,将其拉出皮肤。宇航员佩戴的尿布可以吸收两升水—在杂货店的大苏打瓶中的相同量的液体!并感谢他们可以吸收的善良,因为没有人想要湿润尿布,同时它们定位宇宙飞船!

在这项活动中,您将从尿布中分离聚丙烯酸钠,并为自己测试其吸收性(它可以持有多少液体)。一种方法,您将衡量这是通过测量体积,这意味着物质占用的空间量。在这种情况下,当您将不同量的聚丙烯酸钠用水混合时,您将测量体积。

材料

  • 成人帮手
  • 八个透明的塑料杯(一杯也会工作,只要它很清楚)
  • 两到三个一次性尿布(所需的数量会根据尺寸和品牌略有不同。)
  • 食用色素
  • 永久性标记
  • 剪刀
  • 一个干净,加仑大小,拉链袋
  • 量勺
  • 测量杯
  • 勺子或其他用作搅拌器的东西
  • 一个可以湿润和/或报纸的工作空间来覆盖它
  • 一茶匙盐(可选)

准备

  • 如果需要,将几张报纸涂在您的工作空间上。您将使用的化学品非常安全,但这将有助于清理。
  • 使用永久性标记标记四个杯子。 (如果您使用的是使用玻璃杯,请在一块磁带上写标签并将磁带粘在杯子上。)标记杯子如下:杯子1—一个八茶匙,2杯—四分之一茶匙, cup 3—一茶匙,4杯—one teaspoon.
  • 在四个未标记的杯子中放置两滴食物着色。使用测量杯将三分之一的水倒入每个杯中。使用勺子或搅拌器混合着色和水。
  • 在你的工作空间上打开一个尿布。有成人帮助您使用剪刀穿过尿布内衬,然后取下粉末状的棉质棉质填充材料。将填料放入拉链袋中。
  • 检查任何剩余的粉末的尿布—要么用手舀出来(或使用你的勺子),或者你可以仔细拿起尿布并将剩余的粉末摇晃到拉链袋中。
  • 把尿布放在一边。随着袋内的所有填料,小心地密封它并摇动一到两分钟。当你从填充物摇动时,你应该看到更多的粉末在袋子底部收集。
  • 小心地从拉链上取下填料(如果里面有点左边是可以的。)
  • 如有必要,请用一到两个尿布重复此过程,直到您在袋中收集至少两茶匙粉末。

程序

  • 使用测量勺将适量的粉末从袋子转移到相应的杯子上。首先将一个第八茶匙粉末放入标记的杯中“one eighth teaspoon,”然后将四分之一茶匙粉末送入杯子“四分之一茶匙,”等等。继续,直到你将正确的粉末量放入每个标记的杯中。 注意粉末的外观和质地。杯子里有多少空间?
  • 借助成年人,小心地倒入一杯你测量的杯子的彩水“one eighth teaspoon”。用勺子搅拌水和粉末。搅拌液体约一分钟。 当用粉末混合时,你会注意到水的内容是什么?激动时,一致性变化吗?你还能看到粉吗?
  • 重复这个过程,倒入你测量的杯子中的三分之一的彩色水“one quarter teaspoon”。用勺子搅拌水和粉末约一分钟。 当用粉末混合时,你会注意到水的内容是什么?混合物的外观是否随意变化?混合物的一致性呢?它是否与八茶匙杯中的混合物不同?
  • 重复这个过程,倒入你测量的杯子中的三分之一的彩色水“one half teaspoon”。将水和粉末搅拌约1分钟。 当用粉末混合时,你会注意到水的内容是什么?混合物的外观是否随意变化?混合物的一致性呢?它与单位茶匙杯中的混合物不同吗?
  • 第四次重复这一过程,将三分之一的彩水倒入标有标记的杯子中“one teaspoon”。将水和粉末搅拌约1分钟。 当用粉末混合时,你会注意到水的内容是什么?混合物的外观是否随意变化?混合物的一致性呢?它与单半茶匙杯中的混合物不同吗?
  • 所有四个标记的杯子排队。您可以通过注意标记的杯子中的液体的高度来观察每个混合物的体积“one eighth teaspoon”。将其与其他杯子中混合物的高度进行比较。 哪个杯子最大?哪个最低?您是否注意到不同杯子中的混合物的其他差异?他们看起来不同吗?他们觉得不同吗?
  • 额外的: 用你的测量勺,将一茶匙盐加入标有杯子的混合物中“one teaspoon”。将混合物搅拌约1分钟。 当你搅拌时,你会注意到混合物是什么?它改变了吗?添加盐后有什么不同?
  • 额外的: 尝试将粉末量增加到一汤匙,总是加入三杯水。请注意,随着粉末的数量增加,一致性如何变化。
  • 额外的: 如果您有额外的尿布,请尝试将其浸泡在水中一分钟,然后将其设置为干燥。观察尿布在浸泡在水中后是否改变形状或纹理。

观察和结果
随着每个杯子的粉末增加,您可能已经注意到混合物的体积增加。此外,您还应该注意到粉末的质地发生了变化。当有足够的粉末吸收所有的水时,粉末从微小的晶体到更大的凝胶球,几乎是圆形米的一致性。这是预期的结果。聚丙烯酸钠是聚合物,这意味着它是由称为单体称为单体的许多小单元组成的大链分子。超吸收性聚合物在与水相同的液体接触时膨胀,因为水被聚合物的分子吸入并保持。因此,聚丙烯酸钠像一个极其强大的海绵一样。

如果您尝试向混合物添加盐,则可能已经注意到凝胶混合物的质地和体积变回液体。这是因为盐打破了水和聚合物链之间的吸引力。添加的盐破裂成阴性和正离子,其也被水分子吸引。每种盐离子吸引多个水分子,从而将它们从聚合物中拉出。最终将水拉开,使得混合物从凝胶回到液体。

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