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不能吃的剉冰!吸水高分子『聚丙烯酸鈉』 次要群組 [隨處遇科學::科學五四三] 列印 推薦
作者或來源 zfang 2013-04-27 09:13:16
關鍵字 1吸水高分子 2聚合物
此文完整連結 http://zfang.zipko.info/369.html
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『水-->結成冰-->攪成剉冰-->熔化成水…..』如果說這個實驗在室溫下就可以進行,你相信嗎?

如果有『聚丙烯酸鈉』就可以做得到喔!這也是在數字便利商店就可以買到的化學小玩意叫做『奇妙的雪花』,看起來像是一罐神奇白色粉末。根據背面操作說明,只要取半杯水,加入適量白色粉末,不用攪拌,很快就會發現水『凝固』了,將杯子倒置也不會流出。

接著呢~攪拌一下,變成『雪花剉冰』。

至於,怎樣讓雪花剉冰『熔化』,說明書上就沒有說囉,小秘方:很簡單,加入食鹽,很快就變成水了。(其實也不完全是水,因為還有一些渣渣,不要忘了還有白色粉末喔!)道理很簡單,就是利用『滲透作用』。

(附註:最早看到這個實驗是在三年前,南投宏仁國中李學昌老師在研習中演示。當時李老師表示:神奇粉末是向余岳川教授代購。而余教授表示:『退休後已停止代購服務,另外台灣的尿布粉末做不出這種效果,不必試了。』本以為與這個實驗絕緣,沒想到便利商店就有賣,小小一罐賣49元,會不會太貴呀?)

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吸水力超強的聚丙烯酸鈉,乾燥時是白色粉末,放進水中會像海綿般吸水,變成凝膠聚合物,能吸收其本身重量800倍。主要是因為結構裡的高鈉含量,使水分子跑來稀釋鈉(滲透作用),水分子陷入聚合物結構裡。把鹽灑在凝膠上,使外部的鈉含量更高,就可以逆轉,讓水從凝膠流出!(詳細的原理,見余岳川教授『生活與化學第一冊』,台灣書局,已經絕版了…..或著親自聽聽余教授的『聚合物玩具』演講,在高雄教這麼多年,我還沒有機緣聽過他的演講哩。)

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聚丙烯酸鹽類的聚合物不少,生活用品中包括:嬰兒紙尿布、女性衛生用品、膨脹玩具、水晶寶寶、魔晶土……等,都有這類成分。我覺得~尿布與衛生棉最神奇,它們吸收的液體不是『水』耶~

原理是『滲透作用』,它的應用卻是『吸水性』,也有人稱這類高分子為『親水凝膠』,如果能控制吸水效果,能有更多應用!影響吸水性的因素很多,例如:液體與高分子的極性、接觸的表面(直鏈與支鏈、聚合物長短與密度)……等,或著製造出不同分子的共聚物,或是多種高分子混合物。

這些吸水高分子應用很廣:聚丙烯醯胺混入土壤可以保水,植物不用常澆水;丙烯酸聚合物也可以放在油水過濾器,吸收水分子。甚至科學家還研究,是否可以在豪大雨來臨前,將雲中水份先『吸收』,讓它們降落在大海中呢!

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以上提到的許多高分子聚合物都是吸『水』,或『極性溶劑』。值得一提的是,曾在舊版post過一篇報導,新合成出的高分子聚合物,是吸收『非極性溶劑』呢!

新式凝膠~遇化學溶劑膨脹500倍

 (原post於舊版2007年06月18日)

日常生活中常見到吸水高分子的應用,例如:小嬰兒的尿布、女性生理用品、園藝用保水材料,我也在【科學小玩意】中放了一些吸水膨脹的小玩意。

這陣子的大雨,也讓人聯想到:『是否能也用高分子凝膠,將雲層中飽和的水氣加以吸收呢?』理論上應是可行的,前年參加科博館大氣科學研習,一位中央大學的教授就表示,國外已經研發出新材料,在雷雨胞內灑下高分子化合物,就可以將雲層中的降水,在到達陸地造成水災之前,吸收大量水氣膨脹五百倍,飽和過重的高分子凝膠最後掉落海中,當高分子與海水接觸則分解,不會對環境造成影響……

一般高分子都是吸收『水』,或是『極性分子』,有關非極性分子的研究則少見,前些日子在中國時報(2007.05.01),恰巧看到了這則科學新研究,轉載於下:

新式凝膠 遇化學溶劑膨脹500倍   

潘勛/法新社 四月廿九日 電

日本化學家表示,他們已發明出一種凝膠,在接觸到化學溶劑時,可膨脹五百倍,加以吸收;這項發明獲推崇為一大突破,有助於解決工業溶劑外溢的危險。這種膠狀物質是繼「聚電解質凝膠」發明以來的一大創新;聚電解質凝膠接觸到水,會迅速膨脹,常用於嬰兒紙尿褲。
然而,聚電解質凝膠無法處理有機或碳基溶劑;一接觸到那些化學物質,因為其中有帶電原子,打擊之下,聚電解質凝膠的結構通常會崩潰。唯一例外的是親水的「極性」溶劑。
日本九州大學助理教授佐田和也率領的團隊發現,添加四烷基銨四酚基硼鹽類(tetra-alkylammonium tetraphenylborate)這種物質,可吸收較不極性的溶劑,那麼可以克服這種問題。 佐田團隊發明的新凝膠,試用於四氯化碳、甲苯、四氫氟喃等常見工業溶劑,都已成功。

 

若是能加以發展,至少可以用來除去有機溶劑污染或是海面浮油污染吧!

 

 

 


分類:科學五四三 2008/12/31 18:52

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