丝绸科学:扎染鸡蛋

来自科学伙伴的复活节彩蛋化学挑战

关键概念
化学
染料
鸡蛋染色
化学反应

简介
你染过鸡蛋吗?将鸡蛋壳从白色变成各种耀眼的颜色可能非常有趣!许多人在复活节前后使用染料片制成不同颜色的液体。然后他们将鸡蛋浸入液体中,等待直到它变成所需的颜色。鸡蛋可以用许多其他方法染色,其中一种巧妙的方法是使用丝绸领带。用衣服给鸡蛋染色听起来很奇怪,对吧?但它实际上效果很好!在这个活动中,你将用丝绸领带给鸡蛋染色,并研究是否需要加热才能使这个过程顺利进行。你是不是已经迫不及待地想尝试一下了?

背景
早在商店里常见的片状染色剂出现之前,人们就已经开始染色鸡蛋了。多年来,人们探索了许多其他方法来染色鸡蛋,例如使用植物和香料中的染料,或者使用完全不同的方法。一种染色鸡蛋的方法是使用旧的、100% 纯丝领带。要使用丝绸领带染色鸡蛋,需要将鸡蛋包裹在领带中,然后将它们放入加醋的水中。当过程完成后,领带上的一些染料会转移到鸡蛋壳上。理想情况下,它会将鸡蛋壳染色,使其看起来类似于领带,并且一些精细的设计在鸡蛋壳上清晰可见。


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丝绸通常使用一类特定的染料染色,这类染料被称为酸性染料,它们通过与物体中的蛋白质(例如领带中的丝纤维与鸡蛋壳蛋白质)发生化学反应来着色。为了使化学反应起作用(即改变物体的颜色),这类染料需要酸性环境。因此,在染色过程中,鸡蛋会浸泡在醋(一种酸)中,以帮助酸性染料将其颜色从丝绸领带转移到鸡蛋壳上。

材料
• 纯丝领带。查看领带背面的标签,确保它是 100% 纯丝。深蓝色、紫色和红色染料的转移效果最佳。这些领带通常可以在二手商店或旧货店以低廉的价格买到。(在使用别人的丝绸领带进行此活动之前,请务必征得许可——领带将在染色过程中被损坏!)
• 剪刀
• 两个生白色鸡蛋
• 四根扎带
• 浅色桌布、枕套或其他轻薄、浅色的碎布。使用你不介意被剪开的布料。
• 煮锅
• 大碗或另一个与第一个煮锅大小相似的煮锅
• 量杯
• 水
• 白醋
• 通风良好的炉灶区域,例如由顶置通风系统或可以打开的附近窗户提供的区域,或防尘口罩。
• 定时器或时钟
• 旧抹布或破布
• 夹子或漏勺
• 植物油(可选)

准备工作
• 拿起丝绸领带,将其翻过来,使您看到其背面。使用剪刀,让成人帮助您小心地剪开领带背面中间的缝线。一边剪开领带。取下所有标签。继续操作,直到您剪开沿接缝的所有缝线。
• 取下沿领带内部延伸的所有(通常是白色的)衬里。如果衬里缝在领带的底部,请小心地沿着接缝剪开以取下该衬里。尽量只剪开领带的衬里部分。
• 将领带翻过来,使其正面朝上。领带上有什么颜色,它有什么图案/设计吗?你认为这将如何给鸡蛋染色?将鸡蛋放在离领带尖端几英寸的地方,然后将领带的尖端折叠在鸡蛋上,使其完全覆盖鸡蛋。调整鸡蛋在领带中的位置,以便您可以在一端收集足够的领带材料以将材料捆绑在一起。
• 对鸡蛋的位置感到满意后,剪下包裹鸡蛋的那块领带。沿领带的宽度直线剪开。
• 将领带材料在鸡蛋周围捏紧,但注意不要打破鸡蛋!在鸡蛋末端的织物周围缠绕一根扎带。为了抚平所有皱纹,小心地将织物穿过扎带,将其在鸡蛋周围收紧。
• 拿一个新的鸡蛋,将其放在领带上,距离您刚刚剪开领带的位置上方几英寸处。像包裹第一个鸡蛋一样,用更高位置的领带材料包裹这个鸡蛋。
• 用第二层轻薄、浅色的碎布包裹每个鸡蛋,以帮助将领带片固定在鸡蛋旁边。你认为织物是浅色的很重要,这是为什么呢?对于每个鸡蛋,剪下足够的织物以覆盖鸡蛋,将新的织物包裹在鸡蛋周围,在鸡蛋末端(在另一根扎带的顶部)缠绕一根扎带,并像处理领带材料一样收紧浅色织物。
• 使用炉灶时需要成人监督。需要防尘口罩或通风良好的炉灶区域,以避免吸入醋和染料蒸汽。一些酸性染料有毒,而另一些则无毒。在不确切知道您将要使用的领带中含有哪些酸性染料的情况下,最好采取谨慎措施,避免在热水中加热领带时吸入潜在的危险染料蒸汽。不要吃这些鸡蛋!

步骤
• 将一个包裹好的鸡蛋放入煮锅中。这个鸡蛋将被煮沸。将另一个未煮沸的包裹好的鸡蛋放入大小相似的大碗或锅中。你认为煮沸的鸡蛋与未煮沸的鸡蛋相比,染色效果如何?
• 使用量杯向锅中加水,直到水至少高出鸡蛋约一英寸。向碗中的鸡蛋中加入等量的水。
• 向每个鸡蛋中加入四分之一杯白醋。为什么添加醋很重要?
• 将装有要煮沸的鸡蛋的锅放在炉子上。让成人将炉子调到中高火并盖上锅盖。为了避免吸入醋和潜在的危险染料蒸汽,在锅放在炉子上时,保持锅盖盖着,打开顶置炉灶风扇和/或打开附近的窗户,或戴上防尘口罩(并让厨房区域的任何人都戴上防尘口罩)。还建议在煮沸过程中大部分时间都呆在厨房外。
• 将另一个包裹好的鸡蛋留在柜台上的碗中。
• 在成人的帮助下,每隔几分钟检查一下炉子上的锅,看看水是否沸腾。水沸腾后,让成人取下锅盖并将火力调到中火,使水保持小火慢炖。让鸡蛋慢炖 20 分钟。
• 慢炖后,让成人使用夹子或漏勺小心地将鸡蛋从水中取出,并将其放在柜台上的一些旧抹布或破布上。同时取出未煮沸的鸡蛋,并将其放在旧抹布上。记住哪个鸡蛋是哪个。
• 让鸡蛋在抹布上静置,直到它们都冷却到可以打开包装的程度。这应该需要大约 10 分钟。
• 小心打开鸡蛋的包装(解开扎带并取下织物层)。
• 比较鸡蛋。煮沸的鸡蛋与未煮沸的鸡蛋相比,看起来如何?哪个鸡蛋看起来染色效果更好或更深?你认为加热鸡蛋如何影响酸性染料(在领带材料中)和鸡蛋壳之间发生的化学反应?你认为加热鸡蛋有助于化学反应更好地工作吗?
• 如果你愿意,可以用少许植物油擦拭鸡蛋,使其发亮。
额外尝试:可以多次使用同一条领带给鸡蛋染色。尝试这样做,看看效果如何。你可以用同一块领带给鸡蛋染色多少次,才能使丝绸领带的颜色仍然以相同的深度和细节转移到鸡蛋壳上?有些颜色比其他颜色更持久吗?
额外尝试:在这个活动中,你将鸡蛋放在一定量的水中,并加入四分之一杯白醋。尝试重复此活动,保持所有条件相同,但改变水与醋的比例。例如,如果您使用了五杯水和四分之一杯醋,您也可以尝试五又四分之一杯水和不加醋,以及四又四分之三杯水和半杯醋。使用更多或更少的醋,鸡蛋的染色效果更好吗?当您不加醋时,它们会染色吗?
额外尝试:醋是一种温和的酸,您在本活动中使用醋是因为酸性染料通常用于染色丝绸。你认为可以使用其他酸,甚至碱,来使用丝绸领带染色鸡蛋壳吗?您可以了解更多关于酸、碱和 pH 值的信息,对您认为不同的酸和/或碱对鸡蛋的染色效果做出假设,然后重复此活动以检验您的假设。使用不同的化学品时,请务必始终了解并遵守必要的安全预防措施,并在使用它们时始终寻求成人监督。

观察和结果
煮沸的鸡蛋是否比未煮沸的鸡蛋染色效果好得多或更深?

为了使酸性染料给鸡蛋壳(或领带中的丝纤维)着色,它们必须经历化学反应,在染料和鸡蛋壳蛋白质(或领带中的丝纤维)之间形成化学键。如前所述,需要酸(例如,醋)来帮助该反应顺利进行。(酸专门使蛋白质上的化学基团带正电荷,以便它们可以与带负电荷的染料分子发生反应。)除了酸之外,这种化学反应还需要热量才能顺利进行。为了有效地使用酸性染料给丝纤维染色,需要大量的热量。同样,您应该已经看到煮沸的鸡蛋比未煮沸的鸡蛋染色效果好得多(或更深)。如果您使用了浅色领带,煮沸的鸡蛋可能已被明显染色,而未煮沸的鸡蛋仍然是白色。如果您使用了深色领带,煮沸的鸡蛋应该已被深色染色,而未煮沸的鸡蛋也可能呈现出一些非常浅的、褪色的颜色。

清理
您可以将鸡蛋暂时存放在冰箱中。不要吃您在此活动中使用的任何鸡蛋,因为领带中使用的服装染料并非为安全食用而制造。煮沸的鸡蛋将是煮熟的鸡蛋,但未煮沸的鸡蛋仍然是生的。处理后请洗手。

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此活动由 科学伙伴合作推出

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