Header

  • עברית
  • English
  • العربية
  • Moodle
  • You Tube
  • facebook
  • GeoGebra
בית
  • אודות
    • חזון ומטרות מכון דוידסון
    • וויליאם (ביל) דוידסון
    • איך מגיעים?
    • חברי ההנהלה
    • חברי הוועד המנהל
    • עובדי מכון דוידסון
    • דרושים לדוידסון
    • כפר הנוער ע"ש לאוב
    • תמכו בנו
  • פעילויות
    • חוגים
    • מחנות מדע ומשלחות לחול
    • תוכניות למצטיינים
    • קידום והעצמת תלמידים
    • תוכניות מדעיות לכיתות
    • הרצאות, כנסים ואירועים
    • תחרויות
    • מורים − השתלמויות ותמיכה
    • תוכניות מתוקשבות
    • פעילויות החודש במכון דוידסון
  • דוידסון Online
    • שאל את המומחה
    • מאגר מדע: סרטונים וכתבות
    • המעגל המתמטי
    • אפליקציות ויישומוני מדע
    • ניסויי מדע בבית
    • חדר מורים
    • כל מה שרציתם לדעת על המוח
  • גן המדע
    • מידע למגיעים למוזיאון
    • חוגגים איתנו בגן המדע
    • פעילויות לגנים ולבתי ספר
    • פעילויות לארגונים ולקבוצות
    • מוצגים בגן
    • סדנאות "מדעכיף" בפסח
    • רעש וצלצולים בגן המדע
  • פר"ח

דוידסון Online
  • שאל את המומחה
  • מאגר מדע: סרטונים וכתבות
  • המעגל המתמטי
  • אפליקציות ויישומוני מדע
  • ניסויי מדע בבית
    • ביולוגיה, מוח וחושים
    • בישול מולקולרי
    • כימיה
    • ניסויים מתמטיים
    • פיסיקה
    • קול ומוזיקה
  • חדר מורים
  • כל מה שרציתם לדעת על המוח

חפשו פעילויות וכתבות

מה חדש בדוידסון Online

חידה שבועית מס' 79: שבע ועשרים ומאה
שלום לכם, בשבוע שעבר חגגנו את חג הפורים. המשימה השבוע תהיה קשורה למספרים במגילת אסתר: מצאו מהו המספר הראשון המופיע במגילה
לידיעה המלאה »
הגנים שאי אפשר בלעדיהם
מדענים מארה"ב יצרו במעבדה חיידק בעל גנום מזערי, המכיל רק את הגנים הנחוצים להישרדות ושופך אור חדש על המרכיבים הגנטיים
לידיעה המלאה »
האם המספרים הראשוניים אינם אקראיים?
מדענים מארצות הברית טוענים כי מצאו חריגה מההתפלגות האקראית בסדר הופעתם של מספרים ראשוניים. מה משמעות הדבר ואיך זה קשור לביטחון
לידיעה המלאה »
בניית מצלמה מגלילי נייר (קמרה אובסקורה)
בניסוי הנוכחי נבנה מעין מצלמה קטנה שמקרינה דמויות על מסך נייר ומאפשרת הגדלה והקטנה של הדמות. המצלמה מבוססת על התקן עתיק שנקרא
לידיעה המלאה »
מיץ תפוזים שקוף – מתכון בישול מולקולרי
בניסוי הזה ניקח מיץ תפוזים ונעשה ממנו נוזל שקוף וצלול בלי לשנות את טעמו, בשיטה של בישול מולקולרי. הניסוי/מתכון מחייב השגחה של
לידיעה המלאה »
חי בסרט מדעי – תחרות הסרטונים
כיצד נוצרים עננים? מדוע תכונות מסוימות עוברות מהורים לילדיהם? מדוע המלפפון ירוק? מה תפקיד הכנפיים במטוסים? על השאלות האלה ועוד
לידיעה המלאה »
חידה שבועית מס' 78: לזכור את פאי במילים
שלום לכם, בשבוע שעבר חגגנו את יום הפאי.  בכתבה המספר שמשגע את העולם (במדור הכתבות של דוידסון-אונליין)  כותב
לידיעה המלאה »

החומר המופלא שנמצא בתוך חיתולים

שתף

בניסוי הזה נבדוק מה בדיוק סופג את הנוזלים בתוך חיתולים חד-פעמיים, וכמה מהר זה נעשה.

ציוד
חיתול חד-פעמי מחבילה חדשה, לא משנה מי היצרן. בחיתולים סופגים יותר, יש יותר חומר פעיל
2 כוסות
מספריים
מים
צלחת
צנצנת
כפית

מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערה: בחיתולים מחבילה ישנה, הרבה פעמים לחות שנספגת מהאוויר אל החיתול גורמת לגרגירי החומר הפעיל להדבק לשאר חומרי החיתול - ולקושי להוציא אותם החוצה, ולכן מומלץ להשתמש בחבילה חדשה של חיתולים לצורך הניסוי.

הסבר
כשהמציאו את החיתולים החד-פעמיים הכימאים חיפשו חומר שלא רק יספוג את המים כמו שעשה בד הכותנה הרגיל שבו השתמשו עד אז, אלא ממש יוציא אותם מהמערכת, כלומר – יגרום להם לא להיות נוזליים. אחרי מחקר ארוך המציאה בשנת 1966 קבוצת חוקרים בראשות רוברט נילס באשוו את החומר שנמצא בחיתולים, שנקרא בשם הכימי "סודיום פוליאקרילט" (Sodium Polyacrylate).

מבחינה כימית מדובר בפולימר – כלומר מולקולה ענקית שמורכבת מהרבה (פולי) יחידות (מר) שחוזרות על עצמן שוב ושוב ושוב בשרשרת ענקית.

המבנה הבסיסי של הפולימר סופג המים הוא:

האות n הקטנה שנמצאת מצד ימין למטה בציור, מסמלת בשפת הכימאים שהיחידה חוזרת הרבה פעמים בחומר, הנה לדוגמה מבנה שבו היחידה חוזרת ארבע פעמים:

במציאות, היחידה חוזרת על עצמה עשרות אלפי פעמים – במעין שרשרת ענקית, ויש גם קשר בין שרשרת אחת לחברתה – במה שנקרא 'קשרי הצלבה'.

מה שמייחד את החומר הזה וגורם לו להיות סופג מים טוב ומהיר, זאת הקבוצה שמחוברת לשרשרת המרכזית, שמכילה "חומר יוני" – כלומר חומר שמורכב מאטומים שנוספו להם או נגרעו מהם אלקטרונים (בעלי מטען חשמלי שלילי) ויש להם מטען חשמלי, בציור הכימי היונים מסומנים כ-Na+ ו-O-.

כיוון שהמים בעצמם הם חומר מקוטב מאוד מבחינה חשמלית, כלומר יש במולקולה של מים קוטב חשמלי קבוע של פלוס ומינוס (ולכן אפשר להזיז זרם מים באמצעות חשמל סטטי, כפי שאפשר לראות בניסוי שבקישור) – הם נמשכים חזק מאוד לקטבים החשמליים שבפולימר, נכנסים בין השרשראות שלו, "נדבקים" לקבוצות הטעונות חשמל (מטענים חשמליים מנוגדים נמשכים זה לזה, כלומר פלוס נמשך למינוס), ומנפחים את הפולימר (מרחיקים את השרשראות שלו זו מזו). האיור הבא מדגים את התהליך:

בחלק העליון מוצגות שתי שרשראות של הפולימר היבש, כשהקבוצות שמחוברות לשרשרת המרכזית ומכילות יונים מסומנות בעיגול אדום. כשמוסיפים מים – (עיגולים בצבע תכלת) – המים נמשכים, מתרכזים סביב הקבוצות היוניות, מנפחים את הפולימר, ונכלאים בתוך השרשראות שלו.

סודיום פוליאקרילט יכול לספוג מים עד פי 300-200 ממשקלו ומנפחו, ויוצר במהלך הספיגה ג'ל מוצק. למעשה, הספיגה יעילה יחסית אפילו בכמות מים גדולה פי אלף, אם כי אז הג'ל ייצא נוזלי יחסית. הוא נמצא כיום בשימוש במוצרים רבים שדורשים ספיגה מהירה של מים, כגון חיתולים ותחבושות היגייניות, וגם משמש בתעשייה לצורך ספיגה מהירה של שפכים, לפעלולים (כמעין חומר דמוי שלג) ולמוצרים ביתיים אחרים כמו עציצים עם ג'ל שקוף במקום אדמה.

מעניין לציין
הרבה פולימרים הופכים לג'ל כשהם סופגים מים. כך לדוגמה עושה העמילן (קורנפלור), שממנו מכינים דייסות ומאכלים שונים. קראו עוד על המנגנון שבו עמילן הופך לג'ל – התהליך דומה לפולימר שבחיתולים, אבל אטי יותר ודורש חימום, כי בעמילן אין קבוצות יוניות שמושכות מים בעוצמה חזקה כמו בסודיום פוליאקרילט.

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

  • This article has 2 comments
  • 07.04.13
יונים, מטען חשמלי, מים, פולימרים

תגובות

שאלות

הוגש ע"י יונתן ב־ד', 03.06.2015 , 16:33.

יש לי מספר שאלות ואני אשמח אם תוכל לענות לי עליהן.
1)האם הסודיום פוליאקרילט רעיל, לבעלי חיים בני אדם או צמחים?
2)האם ה סודיום פוליאקרילט מתכלה ?
3)האם הוא דליק ?
4)היכן ניתן לשמור את החומר ?

  • השב
  • אשכול המלא

MSDS

הוגש ע"י אבי סאייג ב־ד', 17.06.2015 , 11:02.

שלום יונתן,

לכל חומר שמיוצר בתעשייה הכימית ומוצע למכירה חייב להתלוות דף מידע המכונה MSDS או SDS– ראשי תיבות של: material safety data sheet או safety data sheet, המכיל מידע על רעילות, דליקות, אחסון החומר וכו' = השאלות ששאלת, כך שאם אתה רוצה לחפש מידע כזה, כך מה שאתה צריך זה לרשום בגוגל את שם החומר באנגלית + MSDS.

ראה דף MSDS של סודיום פולי אקרילט. ממנו עולה כי החומר אינו דליק (אם כי מנסיוני הוא מתפחם כאשר מושם באש, בכל זאת מדובר בחומר פחמני), ואינו רעיל, ויש לו חייו מדף טובים – כל עוד הוא מאוחסן במקום יבש.

לגבי התקלות ורעילות לצמחים – אין מידע. לפי הבנתי את מבנה החומר אינו צפוי להיות חומר מתקלה בקלות (אין בו קשרים כימיים שחיידקים יודעים לפרק טוב).

בברכה

ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע

  • השב

פרסום תגובה חדשה

ערך מאפיין זה ישאר פרטי ולא יוצג באופן ציבורי.
Image CAPTCHA
נא הקלד את התווים הנראים בתמונה זו
הדפס
CodeOasis
  • דף הבית
  • אודות
  • תוכניות
  • דוידסון Online
  • גן המדע
  • פר"ח
  • תנאי שימוש
  • RSS
כל הזכויות שמורות למכון דוידסון לחינוך מדעי ליד מכון ויצמן למדע (ע"ר)