核心概念
化学
生物学
反应
催化剂
表面张力
介绍
创造一个巨大的泡沫反应,用科学来让你的朋友们惊叹于这个经典的活动。只需几种配料,你就能做出看起来像从管子里挤出来的泡沫牙膏——但它非常大,看起来几乎适合大象!
背景
你可能熟悉过氧化氢,它是一种用于清洁伤口和擦伤的消毒剂,它通过杀死细菌来达到消毒效果。但它究竟是什么?它是一种由氢原子和氧原子组成的液体(其化学式为H2O2)。它有不同的强度或浓度。你通常会发现浓度为3%的过氧化氢(虽然有更高浓度的,但它们更危险,必须小心处理)。它在暴露于光线下时也会分解,这就是为什么它通常装在深棕色瓶子里的原因。
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当过氧化氢分解时,它会变成氧气(O2)和水(H2O)。正常情况下,这种分解发生得非常缓慢。但你可以让这个反应发生得更快!如何做?通过添加催化剂。酵母是一种生物体,它含有一种叫做过氧化氢酶的特殊化学物质,可以作为催化剂帮助分解过氧化氢。过氧化氢酶存在于几乎所有暴露于氧气的生物体中,它可以帮助它们分解天然产生的过氧化氢。
这意味着,如果你将酵母与过氧化氢混合,过氧化氢将迅速分解成水和氧气。氧气形成气泡。这些气泡通常会从液体中逸出并迅速破裂。但是,加入少量洗洁精会增加表面张力,使气泡被困住,并产生大量泡沫。这种泡沫看起来像一大团挤出来的牙膏——几乎足够大象使用!
材料
空塑料瓶
干酵母(在杂货店的烘焙区可以找到)
温水
液体洗洁精
3%过氧化氢
量杯
量匙
安全眼镜
用于接住泡沫的大盆或托盘
可以容忍溢出物(过氧化氢以及可能的食用色素)的活动场所,如厨房或浴室——或室外场所
液体食用色素(可选)
不同形状的瓶子或玻璃杯(可选)
准备工作
进行此活动时请戴上安全眼镜,因为过氧化氢会刺激眼睛。(注意:虽然此活动的产品类似于牙膏,但它不是牙膏,所以不要尝试使用它!)
在你计划进行活动的地点收集你的材料。将你的塑料瓶放在托盘或盆中,以便轻松清理所有泡沫。
步骤
量取1/2杯过氧化氢,小心地倒入瓶中。
在瓶中加入一大挤洗洁精,轻轻旋转混合。
如果你想让你的泡沫呈现单一颜色,直接在过氧化氢中加入几滴食用色素,轻轻旋转瓶子混合。如果你想让你的泡沫像一些牙膏一样有条纹,将色素滴在瓶口的内边缘。让它们沿着瓶子内壁滴落,但不要混合。
在一个量杯中,将一汤匙酵母和三汤匙温水混合在一起。搅拌约30秒。
将酵母混合物倒入瓶中,然后迅速后退,观看你的反应发生!发生了什么?反应持续多久?
额外尝试:尝试不加洗洁精进行此活动。发生了什么?结果有何不同?
额外尝试:尝试使用不同形状的容器进行此活动。如果你使用瓶颈较窄或较宽的瓶子——或没有瓶颈的圆柱形玻璃杯,会发生什么?
观察和结果
你可能在这个活动中看到了大量的气泡和泡沫。是什么使泡沫出现?当过氧化氢与酵母接触时,它开始分解成水和氧气。氧气是一种气体,因此想要逸出液体。然而,你添加到反应中的洗洁精会捕获这些气泡,从而形成泡沫。只要还有一些过氧化氢和酵母,反应就会继续。一旦其中一种耗尽,它就会停止产生新的泡沫。如果你尝试了不加洗洁精的活动,反应可能仍然会产生气泡——但不会产生泡沫。
清理
活动结束后,将泡沫冲入水槽。
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