수 세기 동안 인간 은 유출물 을 흡수 하기 위해 세포질 에 의존 해 왔다. 스폰지, 휴지, 화장지 를 생각해 보십시오. 하지만 20 세기 후반 에는 화학자 들 이 훨씬 더 강력 한 것 을 발견 하였습니다.수퍼 슬러퍼이것은 물의 무게의 수백 배를 흡수할 수 있는 폴리머로, 가중하지 않고 물의 위치를 고정시킬 수 있습니다.
가장 잘 알려진 초흡수성 물질 중 하나는 나트륨 폴리아크릴레이트 (SAP) 입니다. 오늘날, 당신은 그것을 아기 기저귀, 상처 붕대, 냉장고, 심지어 식품 포장재에 숨겨져 있습니다.SAP의 놀라운 점은 간단한 아이디어를 수분을 흡수하는 것으로.
큰 '와우' 요소를 가진 간단한 데모
화학자들이 어떻게 분자 디자인을 일상적인 마술로 바꾸는지 학생들에게 보여주고 싶으세요.
한 줌의 나트륨 폴리아크릴레이트 분자를 일회용 컵에 넣으십시오.
물 좀 넣어요.
몇 초 만에 액체가 사라지고 단단한 젤에 갇히게 됩니다.
마술사의 속임수로 컵을 뒤섞으면 청중들은 물이 사라졌다고 확신하게 됩니다. 투명한 컵으로 데모를 반복하면 미스터리가 밝혀집니다.분말이 젤로 부풀어 났습니다., 수 백 배의 무게를 물 속에 담고 있습니다.
추가적인 윙크를 위해, 식용금에 뿌리십시오. 갑자기 젤이 붕괴되어 갇힌 액체를 방출합니다.화학이 물질의 특성을 어떻게 정밀하게 조정할 수 있는지 보여주는 기억에 남는 방법, 폴리머 내부의 전하 균형.
분자 수준에서 무슨 일이 일어나고 있습니까?
나트륨 폴리아크릴레이트는 음전하가 있는 탄화수소 그룹으로 장식된 긴 폴리 (?? 에틴) 척추로 구성되어 있다. 나트륨 이온은 전하를 균형을 이루며,사슬 사이의 교차 링크는 포러스 구조를 만듭니다..
흡수: 물 은 분산 하여, 폴리머 와 수소 결합 을 형성 하여 물질 이 급격 히 팽창 하게 된다.
탈흡수: 소금 을 첨가 하면, 폴리머 바깥 에 있는 나트륨 농도 가 증가 한다. 물 이 다시 빨려 나오면서 젤 이 줄어들게 된다.
구조를 조정하여 교차 링크의 밀도 또는 전하 그룹 수를 변경함으로써 화학자는 SAP의 성능을 조정할 수 있습니다.더 적은 탄산화물과 더 긴 클러스터를 가진 변종을 사용합니다., 그래서 습한 젤을 형성하는 대신, 푹신하고 눈 같은 결정들을 생성합니다.
중요 한 이유
이 마술 속임수 뒤에 더 깊은 교훈이 있습니다. 분자 설계의 작은 변화가 매우 다른 재료와 용도로 이어질 수 있습니다.SAP는 새로운 것 이상으로 일상생활을 조용하게 움직이는 재료입니다., 상처를 깨끗하게 유지하는 의료 붕대, 물 손상으로부터 보호 된 케이블, 지속 가능한 폐기물 관리 솔루션까지.
화학이 액체를 사라지게 하는 것 뿐만 아니라 혁신의 기회로 만들어줍니다.
