Як підгузки вбирають вологу: секрети білого порошку
У класичному варіанті цей досвід схожий на фокус. Природознавець наливає в склянку найбільш звичайну воду, накриває картонкою і, акуратно дотримуючись, перевертає. А потім ставить на голову своєму колезі і висмикує картонку. Але вода, як не дивно, залишається в склянці. І на відміну від фокусу, тут немає ніякої спритності рук - виключно наука.
Насправді хитрість все-таки є. Перш ніж наливати воду в склянку, потрібно насипати туди трохи суперабсорбуючого порошку. Тут і виникає три основних питання: що це таке, що відбувається в склянці і де цей порошок взяти.
Білий порошок
Ще в 1960-х міністерство сільського господарства США займалося розробкою речовини, яка могла б вбирати і зберігати максимальну кількість води для утримання рідини в ґрунті. У результаті вийшов полімер на базі крохмалю, в якому частина молекул була заміщена молекулами нітрилу акрилової кислоти. Він міг вбирати воду в обсязі, що перевищує його власний в 400 разів!
1. Насипаємо половину чайної ложки суперабсорбенту в прозору склянку.
Згодом було створено значну кількість речовин-суперабсорбентів на базі акриламіду, полівінілового спирту, поліакрилатів. Якісний абсорбент повинен «пережити» ряд циклів «сухий - мокрий», тобто не тільки легко вбирати велику кількість води, але і легко її віддавати.
Сьогодні суперабсорбенти роблять різними методами - в основному з використанням акрилової кислоти і гідроксиду натрію. Також вживаються малеїновий ангідрид, карбоксиметилцелюлоза і ряд інших сполук.
Важлива властивість суперабсорбентів - зворотність реакції. Якщо покласти отриманий гель в тепло, то через деякий час порошок «відпустить» воду, яку можна буде злити, а порошок відокремити і висушити для повторного застосування. Зворотний процес можна прискорити, посипавши гель сіллю (правда, потім сіль змішається з порошком, що не дуже зручно).
Буря в склянці
Суперабсорбент дійсно виглядає як нічим не примітний білий порошок. Він здатний увібрати приблизно в 500 разів більше води за обсягом, ніж займає сам. В результаті виходить гель, що на 99,9% складається з рідини. Власне, сам суперабсорбент у цьому гелі відіграє роль полімерного каркаса, що надає воді механічні властивості твердого тіла, вода ж служить наповнювачем.
2. Швидко заливаємо теплою водою. Спостерігаємо за поступовим, знизу вгору, заміщенням води гелем.
Коли ми наливаємо воду в склянку, суперабсорбент вбирає її «знизу вгору» - якщо дивитися на це через прозору стінку склянки, буде видно, як просувається вгору межа між гелем і рідиною. Коли вся рідина перетворюється на гель, склянку можна сміливо перевернути - вона не випаде, якщо сильно не потрясти або не постукати.
Мистецтво видобутку
Досвід вимагає попередньої підготовки. Наприклад, де взяти суперабсорбент? Все просто: він входить до складу цілої низки продуктів, що вільно продаються в звичайних магазинах. В першу чергу це дитячі підгузки.
3. Акуратно, щоб не порушити форму, витрушуємо гель на стіл.
Всередині підгузника знаходиться вата, рівномірно пересипана порошком. Щоб витягти його звідти, потрібно порядком потрудитися - краще всього розрізати, потім викласти вату в герметичний пакет і сильно потрясти, тоді велика частина порошку скупчиться в куточку пакета. З одного підгузника виходить від половини до цілої чайної ложки суперабсорбента.
Є й інші товари, що включають суперабсорбенти. Наприклад, дитячі іграшки, які «ростуть» при зануренні у воду, або сільськогосподарські гідрогелі для підживлення ґрунту (можна знайти в магазинах для рослинництва). Загалом - дерзайте в гелеобразуванні!