Khái niệm chính
-
Tương tác phân tử
-
Giới thiệu
Đến lúc ăn mừng rồi! Pháo hoa là biểu tượng nổi bật của các mùa ấm áp, nhưng tiết trời vẫn còn đang mát mẻ và điều kiện thời tiết không hợp để đốt pháo hoa cho lắm. Làm sao chúng ta có thể tạo các hiệu ứng pháo hoa tuyệt đẹp mà không cần đến lửa nhỉ? Trong thí nghiệm này, chúng ta sẽ tạo ra những chùm màu sắc rực rỡ chỉ bằng các công cụ nhà bếp thông dụng.
-
Thông tin nền tảng
Cấu trúc của phân tử xà phòng cho phép chúng dễ dàng tẩy chất bẩn và di chuyển các hạt dầu xung quanh. Chúng bao gồm chuỗi hydrocacbon với một nguyên tử ở cuối. Đầu hydrocacbon hút dầu và đẩy nước, trong khi đầu còn lại hút nước. Cơ chế này có thể tạo ra tất cả các loại hiệu ứng thú vị trong thực tế. Sử dụng các vật liệu dưới đây và xem liệu bạn có thể tạo ra màu sắc nổi bật trên bàn bếp của mình hay không.
-
- Một người lớn hướng dẫn
- Tô hoặc đĩa lót
- Sữa
- Màu thực phẩm
- Tăm bông
- Xà phòng lỏng (nước rửa chén hoặc nước rửa tay)
-
Chuẩn bị
- Đổ sữa vào khoảng nửa chiếc tô
- Cho 3-4 giọt màu thực phẩm vào gần vị trí gần giữa tô. Bạn có thể dùng một hoặc nhiều màu, nhưng đừng trộn chúng vào với nhau.
-
Thực hiện
- Chấm một đầu tăm bông vào xà phỏng lỏng
- Đoán xem chuyện gì sẽ xảy ra khi xà phòng gặp sữa?
- Nhẹ nhàng nhúng đầu tăm bông vào điểm giữa của màu thực phẩm trong tô. Không khuấy hay trộn lên, chỉ xem phản ứng.
- Thử di chuyển tăm bông đến các vị trí khác trong tô. Có gì khác nhau ở phần rìa tô so với ở khoảng giữa? Xà phòng có dần mất tác dụng không? Có phải lúc nào các họa tiết cũng giống nhau?
-
Quan sát và Kết quả
Tại sao tăm bông lại đẩy được màu thực phẩm? Sữa có chất béo và nước, trong đó chất béo không hòa tan trong nước. Xà phòng được tạo thành từ các phân tử đặc biệt có thể tương tác với cả chất béo và nước, vì vậy khi xà phòng bắt đầu kết nối với các phân tử chất béo trong sữa, nó cho phép chúng hòa tan trong nước và di chuyển xung quanh. Trong quá trình tìm kiếm các phân tử chất béo để tham gia phản ứng, các phân tử xà phòng di chuyển qua sữa và đẩy màu thực phẩm ra xung quanh. Đến cuối cùng, phản ứng sẽ ngừng lại khi tất cả các phân tử xà phòng tìm thấy các phân tử chất béo để kết nối và chúng không cần phải di chuyển xung quanh nữa. Đây là lý do tại sao xà phòng rửa bát đĩa hoạt động rất hiệu quả trong việc loại bỏ dầu mỡ bám trên bát đĩa. Các phân tử xà phòng gắn vào các phân tử dầu mỡ và cho phép chúng dễ dàng hòa tan trong nước hơn, vì vậy chúng dễ dàng rửa sạch chất bẩn và trôi xuống cống.
-
Dọn dẹp
Nhất định phải dọn dẹp sau khi làm xong thí nghiệm. Đỗ hỗn hợp dung dịch vào bồn rửa và xả nước. Rửa tô hoặc đĩa lót. Vứt tăm bông và đặt các nguyên vật liệu còn lại về đúng vị trí ban đầu.
-
Khám phá thêm
Nếu chất béo trong sữa là nguyên nhân tạo ra điều này, thì kết quả có thay đổi không nếu bạn thay đổi loại sữa? Ví dụ, thay vì sữa nguyên chất, bạn có thể sử dụng sữa tách béo, hoặc 2% hay 1% ? Hay sử dụng kem sữa thì sao? Bếp nhà bạn có loại chất lỏng nào làm từ sữa không?
Sữa có nền trắng giúp bạn dễ dàng nhìn thấy màu thực phẩm, nhưng nó có nhất thiết phải là sữa không, hoặc bạn có thể sử dụng chất lỏng khác, hoặc thậm chí kết hợp nhiều loại với nhau? Hãy nhớ rằng không phải chất lỏng trong nhà cũng đều an toàn, vì vậy hãy luôn hỏi người lớn trước khi sử dụng. Đặc biệt cẩn thận nếu bạn muốn sử dụng chất lỏng không uống được.
Bạn có nghĩ rằng liệu có thứ gì khác ngoài xà phòng rửa bát có thể tạo ra hiệu ứng tương tự? Nếu bạn các lựa chọn khác hoạt động tốt hơn hoặc kém hơn, bạn có thể đưa ra lý do hoặc nghiên cứu tại sao lại như vậy hay không?
Cuối cùng, còn tăm bông thì sao? Hãy xem liệu bạn có thể nghĩ ra cách nào khác để thêm xà phòng rửa bát vào tô hay không. Điều gì sẽ xảy ra nếu thêm xà phòng vào hai hoặc nhiều vị trí cùng một lúc?
Mẹo nhỏ: màu thực phẩm hoạt động tuyệt vời vì trực quan sinh động, nhưng hãy thoải mái sáng tạo. Bạn có thể nghĩ ra những cách khác để nhìn thấy chuyển động của sữa trong thí nghiệm.
-
An toàn là trên hết và Sự giám sát của người lớn
- Thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn một cách cẩn thận.
- Một người lớn có trách nhiệm sẽ hỗ trợ con em mình trong mỗi thí nghiệm.
- Mặc dù các thí nghiệm khoa học tại nhà khiến thực hành khoa học thú vị hơn, xin lưu ý rằng một số thí nghiệm có thể yêu cầu người tham gia thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn bổ sung và/ hoặc tạo ra một đống lộn xộn.
- Người lớn nên thực hiện hoặc hỗ trợ trẻ nhỏ khi dùng các vật liệu hoặc công cụ sắc nhọn có thể gây hại.
- Người lớn nên xem xét từng thí nghiệm và xác định độ tuổi thích hợp của học sinh tham gia ở từng hoạt động trước khi tiến hành bất kỳ thí nghiệm nào.
Thí nghiệm này được chọn cho chương trình Khoa Học Tại Nhà vì truyền đạt kiến thức từ Các Ý Tưởng Cốt Lõi Quy Luật TCKHTHM, một tiêu chuẩn có tầm quan trọng trong nhiều quy luật khoa học và kỹ thuật.
Tìm hiểu thêm về cách thí nghiệm này dựa theo Các Ý Tưởng Cốt Lõi Quy Luật TCKHTHM.
Khoa học Vật lý (KHVL) - 1 Vật chất và Tương quan của chúng
- 2-KHVL1-1. Các loại vật chất khác nhau cùng tồn tại và nhiều loại trong số chúng có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí.
- 2-KHVL1-2. Các đặc tính khác nhau phục vụ các mục đích khác nhau.
- 5- KHVL1-1. Bất kỳ loại vật chất nào cũng có thể bị chia nhỏ thành các hạt không thể nhìn thấy bằng mắt thường, tuy nhiên chúng vẫn tồn tại và có thể được quan sát bằng cách thức khác.
- THCS-KHVL1-1. Các chất được tạo ra từ các loại nguyên tử khác nhau và kết hợp với nhau theo nhiều cách. Nguyên tử tạo thành phân tử với kích thước từ hai đến hàng nghìn nguyên tử.
- THCS-KHVL1-4. Chất khí và chất lỏng được tạo ra từ các phân tử hoặc nguyên tử trơ chuyển động tương đối với nhau. Trong chất lỏng, các phân tử liên tục tiếp xúc với nhau.
- THPT-KHVL1-3. Mỗi nguyên tử có một cấu trúc con mang điện bao gồm một hạt nhân, được tạo bởi các proton và neutron bao quanh bởi các electron.
- HS-PS1-3. Cấu trúc và tương tác của vật chất ở quy mô khối lượng lớn được xác định bởi lực điện bên trong và giữa các nguyên tử.
- 5-KHVL1-4. Trộn hai hoặc nhiều chất lại với nhau có thể tạo thành một chất mới với các đặc tính khác.
- 5-KHVL1-2. Dù phản ứng xảy ra hay thay đổi tính chất nào thì tổng khối lượng các chất không thay đổi.
- THCS-KHVL1-7. Mỗi chất sẽ có phản ứng hóa học đặc trưng. Trong một quá trình hóa học, các nguyên tử tạo nên các chất ban đầu được tập hợp lại thành các phân tử khác nhau và những chất mới này có những đặc tính khác với những chất tham gia phản ứng.
- THCS-KHVL1-5. Tổng số lượng mỗi loại nguyên tử được bảo toàn, do đó khối lượng không thay đổi.
- THCS-KHVL1-6. Một số phản ứng hóa học giải phóng năng lượng, một số phản ứng khác lưu trữ năng lượng.
- THPT-KHVL1-5. Các quá trình hóa học, tốc độ xảy ra, và năng lượng được lưu trữ hay giải phóng hay không có thể được giải thích bằng những va chạm của các phân tử và sự sắp xếp lại các nguyên tử thành các phân tử mới, đi cùng với những thay đổi về tổng của tất cả các năng lượng liên kết trong tập hợp các phân tử, phù hợp với sự thay đổi của động năng.
- THPT-KHVL1-7. Thực tế về việc nguyên tử được bảo toàn, cùng với kiến thức về tính chất hóa học của các nguyên tố liên quan, có thể được dùng để mô tả và dự đoán các phản ứng hóa học.
KHVL2 - Chuyển động và Ổn định: Lực và Tương tác
- K-KHVL2-1. Đẩy và kéo có thể có cường độ và hướng khác nhau.
- K-KHVL2-2. Đẩy hoặc kéo một vật có thể thay đổi tốc độ hoặc hướng chuyển động của một vật và khiến vật đó bắt đầu di chuyển hoặc dừng lại.
- 3-KHVL2-1. Mỗi lực tác dụng lên một vật cụ thể vừa có cường độ vừa có hướng.
- THCS-KHVL2-1. Đối với bất kỳ cặp vật tương tác nào, lực do vật thứ nhất tác dụng lên vật thứ hai có cường độ bằng lực mà vật thứ hai tác dụng lên vật thứ nhất, nhưng ngược hướng.
- THPT-KHVL2-1. Định luật thứ hai của Newton dự đoán chính xác những thay đổi trong chuyển động của các vật thể vĩ mô.
- K-KHVL2-1. Khi các vật thể tiếp xúc hoặc va chạm, chúng sẽ đẩy nhau và có thể thay đổi chuyển động.
- 3-KHVL2-1. Các vật có tiếp xúc sẽ tác dụng lực lên nhau.
- 5-KHVL2-1. Lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên một vật thể gần bề mặt Trái đất sẽ kéo vật thể đó về phía trung tâm hành tinh.
- THCS-KHVL2-4. Lực hấp dẫn luôn có sức hút. Có một lực hấp dẫn giữa hai vật bất kỳ, nhưng rất nhỏ, trừ trường hợp một hoặc cả hai vật có khối lượng lớn.
- THPT-KHVL2-6. Lực hút và lực đẩy giữa các điện tích ở quy mô nguyên tử giải thích cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất, cũng như lực tiếp xúc giữa các đối tượng vật chất.
-
Tìm hiểu thêm về các thí nghiệm vui nhộn khác tại Khoa Học Tại Nhà
