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核心概念
塑料
聚合物
牛奶
酪蛋白
引言
您听说过塑料可以用牛奶制成吗?如果这听起来很牵强,您可能会惊讶地发现,从 20 世纪初到 1945 年左右,牛奶通常被用来制作许多不同的塑料装饰品。这包括纽扣、装饰扣、珠子和其他珠宝、钢笔、手持镜子的后背,以及精美的梳子和刷子套装。牛奶塑料(通常称为酪蛋白塑料)甚至被用来为英国玛丽女王制作珠宝!在本次活动中,您将用热牛奶和醋制作自己的酪蛋白塑料。
背景
塑料是一组材料,它们可能看起来或感觉不同,但都可以被塑造成不同的形状。不同塑料产品之间的相似性和差异归结为构成它们的分子。所有塑料都由分子组成,这些分子以链状重复自身,称为聚合物。聚合物可以是单一类型分子的链,也可以是不同类型分子的链,它们以规则的模式连接在一起。此外,在聚合物中,分子模式的单个重复称为单体,它可以仅由一种类型的分子组成,也可以包括几种不同的类型。
牛奶含有大量称为酪蛋白的蛋白质分子。每个酪蛋白分子都是一个单体,而酪蛋白单体的链则是一个聚合物。该聚合物可以被舀起并塑形,这就是为什么用牛奶制成的塑料被称为酪蛋白塑料。
材料
• 量杯
• 牛奶
• 炉顶烤箱和平底锅或微波炉和微波炉专用容器
• 马克杯或其他耐热杯子
• 量勺
• 白醋
• 纸巾
• 不会被潮湿损坏的干净、坚硬的表面
• 勺子
• 饼干模具、闪光粉、食用色素、记号笔(均为可选)
• 成人协助和监督加热和处理热液体
准备
• 在平底锅或炉顶上加热一杯牛奶,直到冒热气。或者,您可以在微波炉专用容器中以 50% 的功率加热五分钟来微波牛奶。它的温度应该与您用来制作热可可的牛奶温度大致相同;如果需要,可以加热更长时间。
步骤
• 在马克杯或其他耐热杯中加入四茶匙(tsp.)白醋。
• 将一杯热牛奶倒入马克杯。您应该看到牛奶形成白色块状物,称为凝乳。您认为牛奶加入醋后为什么会形成凝乳?您认为它们是由什么制成的?
• 用勺子缓慢搅拌马克杯几秒钟。牛奶和醋混合在一起会发生什么?您认为这是为什么?
• 在不会因受潮而损坏的坚硬表面上堆叠四层纸巾。
• 一旦牛奶和醋的混合物冷却一点,用勺子舀出凝乳。您可以将勺子倾斜靠在马克杯内侧,让多余的液体流出,同时将凝乳保留在勺子里。尽可能多地收集凝乳,并将它们放在纸巾堆的顶部。
• 将纸巾堆的边缘折叠到凝乳上,然后向下按压以吸收多余的液体。如果需要,可以使用额外的纸巾来吸干剩余的水分。
• 像揉面团一样将所有凝乳揉成一个球。您手中拿着的是酪蛋白塑料。揉好的凝乳与最初的凝乳相比,感觉和外观有何不同?
• 如果您想用酪蛋白塑料制作东西,您可以现在(在制作塑料面团的一小时内)对其进行着色、塑形或模制,并将其放在纸巾上干燥至少 48 小时。一旦干燥,酪蛋白塑料就会变硬。
• 提示:要塑造塑料,面团必须充分揉捏。模具和饼干模具效果很好,或者,更有耐心的话,也可以手工雕刻面团。可以将食用色素、闪光粉或其他装饰物添加到湿的酪蛋白塑料面团中,干燥的酪蛋白塑料可以用记号笔进行绘制或着色。
• 额外内容:所用醋的量如何影响酪蛋白塑料的产量?要找出答案,您可以重复此活动—但除了测试四茶匙白醋加一杯热牛奶外,还可以尝试测试一茶匙、两茶匙或八茶匙醋,每种醋都加一杯热牛奶。为了收集最多的凝乳并更好地了解其酪蛋白塑料的产量,您可以用勺子舀凝乳,而不是用勺子舀凝乳,您可以将醋和牛奶的混合物倒在一块棉布上(例如旧的 T 恤),用橡皮筋固定在杯子顶部。
• 额外内容:除了醋之外,我们在厨房里经常会遇到许多其他酸,例如柠檬汁、橙汁、汽水和番茄汁。这些常见的酸中,哪种在制作酪蛋白塑料时效果更好?
• 额外内容:您在此活动中使用了温度不特定的热牛奶,但使用更热或更冷的牛奶可能会影响酪蛋白塑料的反应。设计一个实验来调查这个问题。牛奶的温度如何影响您可以生产多少酪蛋白塑料? 观察和结果
当热牛奶和醋混合在一起时,您是否能够看到凝乳,并且是否能够舀出凝乳来制作酪蛋白塑料?
将热牛奶添加到醋中后,混合物中应出现小的白色块状物或凝乳。这是因为向牛奶中添加酸(例如醋)会改变后者的 pH 值(酸度),并使酪蛋白分子展开并重新组织成长链,从而使牛奶凝固。您应该能够使用勺子将凝乳与大部分液体分离。用纸巾进一步干燥凝乳应使凝乳准备好揉成球并用作酪蛋白塑料,可以对其进行模制和装饰。
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此活动由 科学伙伴 合作推出