Bilimi Eve Getiren Aktiviteler: 3. Emici Polimerler: Bir Şişme Projesi

Yoğun iş temposunda kendine bile vakit ayıramayan ebeveynler çocuklarıyla az ilgileniyorlar. Fakat çocukların gelişimi için ebeveynlerin önemli yeri vardır. Çünkü çocuklar öğretmenlerinin yanı sıra evde anne ve babalarıyla birlikte yeni şeyler keşfeder ve öğrenirler. Evde çocuklarınızla yapacağınız bilimsel etkinlikler çocukların bilime yönelik ilgi ve meraklarını artırmakta ve olumlu tutum geliştirmelerine yardımcı olmaktadır. Ayrıca, çocuklarınızla kaliteli vakit geçirebileceğiniz bu etkinlikler fen derslerindeki kavramları anlamalarında da etkili olacaktır. Bu yüzden ebeveynlere yardımcı olacak bilimsel-okuryazarlığı destekleyen evde kolaylıkla yapabileceğiniz eğlenceli bilimsel aktiviteler paylaşacağım.
Bilimi Eve Getiren Aktiviteler: 3. Emici Polimerler: Bir Şişme Projesi

Çocuklarınızla yapacağınız bu STEM aktivitesinde, çocuk bezinin içinde bulunan hidrojel olarak bilenen emici polimeri keşfedin.
Anahtar Kavramlar
• Kimya
• Materyal bilimi
• Polimer
• Hacim
• Absorbsiyon

Sizce astronotların ve bebeklerin ortak noktası nedir? Her ikisi de bazen kuru kalmak için bebek bezine güveniyor. Bebek bezi deyince genellikle biz bebekleri düşünüyoruz fakat astronotlarında bazen bebek bezi giymek zorunda olduğunu biliyor musunuz? Astronotlar uzaya giderken, uzay elbisesinin içine Maximum Absorbency Garment (MAG) denilen maksimum emiciliğe sahip, sıvı sızdırmaz, kuru tutan bezler giyerler. Bebek ve astronotlar için önemli olan bebek bezinin sızıntıları önlemesidir. Hiç tek kullanımlık bebek bezinin nasıl çalıştığını merak ettiniz oldu mu? Bebek bezi neden sıvı sızdırmıyor? Bir bebek bezinin sıvıyı nasıl emdiği ve vücuttan nemi nasıl uzaklaştırdığı düşünüldüğünde gerçekten bu işte bir bilim olduğu görülüyor.
Çocuklarınızla yapacağınız bu STEM aktivitesinde bebek bezi ıslandığı zaman bebek bezinin içinde ne meydana geldiğini daha iyi anlayabilirsiniz.
Islak bir bebek bezi tuttuysanız eğer jel benzeri bir madde ile dolu olduğunu fark etmiş olabilirsiniz. Çocuk bezi kuru olduğu zaman ince ve hafiftir fakat ıslandığında kendi ağırlığının 300 katı sıvıyı rahatlıkla emebilir.

Bu aktivitede bebek bezinden sodyum poliakrilat polimerini ayıracağız ve onun emiciliğini test edeceğiz. Bunu ölçmenin bir yolu maddenin kapladığı alanın miktarının yani hacminin ölçülmesidir. Bu durumda farklı miktarlardaki sodyum poliakrilat ile suyu karıştırdığımız zaman hacmini ölçebiliriz.

Gerekli Malzemeler
• Yetişkin yardımcı
• Sekiz şeffaf plastik ya da cam bardak
• İki ya da üç tane tek kullanımlık çocuk bezi (boyut ve markaya bağlı olarak farklılık gösterebilir, gerekli sayıda)
• Gıda boyası
• Makas
• Kilitli poşet
• Ölçü kaşığı
• Ölçme fincanı
• Gazete kâğıdı (çalışacağınız alana örtmek için)
• 1 çay kaşığı yemek tuzu (isteğe bağlı)

Hazırlanışı
1. Kullanacağınız kimyasal güvenlidir fakat rahat temizlemek için isterseniz çalışacağınız yere birkaç tane gazete kâğıdı serebilirsiniz.
2. Öncelikler bardakları etiketleyiniz. 1. Bardak: 1/8 çay kaşığı, 2. Bardak: 1/4 çay kaşığı, 3. Bardak: 1/2 çay kaşığı, 4. Bardak: 1 çay kaşığı
3. Dört etiketsiz bardağa iki üç damla farklı renklerde gıda boyası damlatın. Her bir bardağın üçte bir kadar su doldurun. Gıda boyası ve su karışımını bir kaşık yardımıyla karıştırın.
4. Çalışacağınız yere bir bebek bezi açın. Bebek bezinin iç astarını kesin ve içindeki toz maddeyi(sodyum poliakrilat) kilitli poşete koyun.
5. Daha sonra kilitli poşetin ağzını kapatarak bir iki dakika sallayın. Poşetin altında toz maddeyi(sodyum poliakrilat) göreceksiniz. Bu dipte biriken toz miktarı yaklaşık 8 çay kaşığı kadar bu işlemi tekrarlayınız.

Bilimsel Sorgulama
Etiketlediğiniz bardaklara uygun miktarlarda sodyum poliakrilat polimerini ekleyiniz.
1. Bardağa eklediğiniz madde nasıl görünüyor? Dokusunu tarif edebilir misiniz?
2. Bardakta ne kadar yer kaplıyor?

“1/8 çay kaşığı” etiketli bardağa gıda boyası ile renklendirdiğiniz 1/3 bardak suyu ekleyiniz ve kaşık yardımıyla yaklaşık bir dakika boyunca karıştırınız.
1. Su ile karıştırıldığında dikkatinizi ne çekiyor?
2. Karıştırdıkça kıvamı değişiyor mu?
3. Hala toz maddeyi görüyor musunuz?

Bu işlemi “1/4 çay kaşığı” etiketli bardak için tekrarlayın. Renklendirdiğiniz 1/3 bardak suyu ekleyiniz ve bir kaşık yardımıyla yaklaşık bir dakika boyunca karıştırınız.
1. Su ile karıştırıldığında dikkatinizi ne çekiyor?
2. Karışımın görünüşü değişiyor mu?
3. Karışımın kıvamını hakkında ne düşünüyorsun?
4. 1/8 çay kaşığı etiketli bardaktaki karışımdan farklı mı?

Şimdi bu işlemi “1/2 çay kaşığı” etiketli bardak için yapın. Renklendirdiğiniz 1/3 bardak suyu ekleyiniz ve bir kaşık yardımıyla yaklaşık bir dakika boyunca karıştırınız.
1. Su ile karıştırıldığında dikkatinizi ne çekiyor?
2. Karışımın görünüşü değişiyor mu?
3. Karışımın kıvamını hakkında ne düşünüyorsun?
4. 1/4 çay kaşığı etiketli bardaktaki karışımdan farklı mı?

Son olarak “1 çay kaşığı” etiketli bardak için bu işlemi tekrarlayın. Renklendirdiğiniz 1/3 bardak suyu ekleyiniz ve bir kaşık yardımıyla yaklaşık bir dakika boyunca karıştırınız.
1. Su ile karıştırıldığında dikkatinizi ne çekiyor?
2. Karışımın görünüşü değişiyor mu?
3. Karışımın kıvamını hakkında ne düşünüyorsun?
4. 1/2 çay kaşığı etiketli bardaktaki karışımdan farklı mı?

Etiketli bardakları sıralayın.
1. Hangi bardak en büyük hacme sahiptir? Hangisi en az hacme sahiptir?
2. Farklı bardaklardaki karışımlar hakkında başka ne gibi farklar var?
3. Farklı mı görünüyorlar?
4. Dokunduğunda zaman farklı mı hissediyorsun?

Ekstra Araştıralım
Ekstra 1: “1 çay kaşığı” etiketli bardağa bir çay kaşığı tuz ekleyin ve yaklaşık bir dakika boyunca karıştırın.
1. Karışıma ne oluyor? Ne dikkatinizi çekiyor? Değişiyor mu?
2. Tuz eklendikten sonra ne farklılık var?

Ekstra 2: Eklediğiniz toz miktarını artırarak deneyebilirsiniz. Bardaklara yine 1/3 bardak su ekleyiniz.
1. Toz madde(sodyum poliakrilat) miktarı arttıkça ne oluyor?

Ekstra 3: Eğer fazladan bebek bezi varsa, bir dakika boyuna suyun içine bastırın ve daha sonra kuruması için bir yere koyun.
1. Suya batırıldıktan sonra bebek bezinin şekil ve dokusunda bir değişiklik olup olmadığını gözlemleyin.

Bilimsel Görüş
Bardaklardaki toz madde (sodyum poliakrilat) miktarı arttıkça karışımın hacminin arttığını fark etmiş olabilirsiniz. Ayrıca toz maddenin dokusunun değiştiğini fark etmişsinizdir. Suyu emmek için yeteri miktarda toz madde(sodyum poliakrilat) olduğunda küçük kristal tanecikler büyük jel kürelere dönüşür. Bu beklenen bir sonuçtur. Sodyum poliakrilat beyaz renkli, softa tuzu gibi toz halde olan kokusuz ve yanmaz bir katı polimerdir. Su gibi sıvılar ile etkileşime geçtiğinde süper emici polimerler genişler çünkü su polimer molekülleri tarafından içine çekilir ve tutulur. Bu nedenle sodyum poliakrilat son derece güçlü bir sünger gibi davranır. Onu ilginç kılan özelliği kendi kütlesinin yaklaşık 300-400 katı kadar sıvıyı emmesidir. Bu özelliğinden dolayı bebek bezlerinde, hijyenik bakım ürünlerinde, filmlerde kullanılan yapay karlarda, astronot kıyafetlerinde ve tarım uygulamaları gibi pek çok alanda kullanılır.
Suyu emmiş olan sodyum poliaklata karışımına tuz eklediyseniz suyun sodyum poliakrilattan ayrıldığını fark etmiş olabilirsiniz. Çünkü tuz, polimer zincirleri ve su arasındaki etkileşimi keser. Her bir tuz iyonu su molekülleri ile etkileşime girer bu nedenle su molekülleri polimerden uzaklaşır. Sonunda, yeterince su uzaklaştığı için karışım jel halden sıvı hale dönüşür.

Kaynak Science Buddies

Daha fazla keşfetmek için aşağıdaki videoları izleyebilirsiniz.

Rainbow Instant Snow Polymer Experiment ~ Incredible Science

Expanding Snow

Yazar Hakkında:

Dr. Tuğba Ecevit
Yüksek lisans eğitimini Kimya bölümünde, doktora eğitimini Hacettepe Üniversitesi İlköğretim Bölümü Fen Eğitimi alanında tamamladı | Uzmanlık alanı fen eğitimi ve kimyadır | Bilim iletişimi, informal ortamlarda bilim eğitimi, yaşam kimyası ve polimer kimyası araştırma alanları içerisindedir | Ayrıca çocuklar için eğlenerek öğrenebilecekleri evde bilim, mutfakta bilim, eğlenceli kimya deneyleri ve bilim şovları düzenlemektedir.
tubaecevit@hacettepe.edu.tr