Bilimi Eve Getiren Aktiviteler: 2. Polimerler ile Aile Eğlencesi

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: 2. Polimerler ile Aile Eğlencesi

Anahtar Kavramlar
• Kimya
• Polimerler
• Oranlar
• Karışımlar

Hiç Silly Putty, Gak, Slime gibi eğlenceli oyun hamurlarının nasıl yapıldığını merak ettiniz mi?

Belli büyüklükteki polimer moleküllerinin özellikleri sayesinde zıplayan, sünen, esneyen, kırılan, sert, yumuşak, yapışkan, şekil alabilen bu ürünler sadece oynamak için de basit bir eğlence aracı olabilir. Polimerler birçok geniş özellik barındıran çeşitli materyallerde bulunur. Materyaller, amber ve doğal kauçuk gibi doğal polimerlerden ya da plastik, silikon, naylon gibi sentetik olarak üretilen polimerlerden yapılır. Polimer materyallerin benzersiz kimyasal ve fiziksel özellikleri, kullanılan her bir monomerin miktarına bağlı olarak değişebilir. Monomer oranını değiştirmek polimer malzemenin davranışını ve görünüşünü nasıl etkiler?

Tutkal, boraks ve suyu karıştırarak evde oyun hamuruna benzer bir polimer esaslı malzeme yapabilirsiniz. Tutkal, sentetik polimer olan polivinil asetat`dan yapılır. Polimer çoğunlukla çok sayıda birbirini tekrar eden benzer birimlerinden oluşan uzun bir moleküldür. Polimerler “monomer” denilen birimlerin bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Polivinil asetat polimeri ise birbirini tekrar eden asetat grubu birimlerinden oluşur. Beyaz bir toz olan Boraks, sodyum tetraborat`dan yapılmıştır ve asetat grubu ile reaksiyona girebilir. Özellikle, bir boraks molekülü iki polivinil asetat molekülündeki asetat grubu ile iki asetat molekülü arasında bir bağ oluşturarak reaksiyona girebilir. (örneğin şu yapıştırıcılardaki gibi) Boraks polivinil asetat moleküllerine çapraz olarak bağlanır. Daha büyük polimer malzeme, daha fazla çapraz bağlı moleküllerin reaksiyonundan elde edilir. Buna ek olarak, çapraz bağ sayısı arttıkça sıvımsı polimerik materyal daha sert hala gelir.

Gerekli Malzemeler
• 3 tane kilitli poşet
• 2 tane kapaklı cam kavanoz
• Boraks
• Tutkal
• Su
• Ölçüm için yemek kaşığı
• Lateks eldiven
• Koruyucu gözlük
• Gıda boyası (isteğe bağlı)

Güvenlik Notu: Boraks gözleri tahriş edebilir bu neden çocuklar koruyucu gözlük takmalıdır ve ebeveyn denetiminde dikkatli bir şekilde hazırlanmalıdır. Bu etkinlikte yapılan polimer materyali yapışkandır ve bu nedenle temizlenmesi zor olan tahta, kumaş, sert yüzeylerden uzak tutulmalıdır.

Hazırlanışı
1. Bir cam kavanozun içine üç yemek kaşığı tutkal ve üç yemek kaşığı su ekleyiniz. Kavanozun kapağını sıkıca kapatınız ve tutkal tamamen seyrelmiş ve hiçbir topaklanan küme kalmayana kadar sallayın. Bu kavanoza Çözelti 1: % 50` lik Tutkal etiketi yapıştırınız.
2. İkinci cam kavanoz içine, yarım fincan ılık su ve 1 çay kaşığı boraks ekleyin. Yine kavanozun kapağını sıkıca kapatın ve boraks parçacıkları çözünene kadar sallayın. Bu kavanoza Çözelti 2: % 4` lük Boraks etiketi yapıştırınız.
3. Kilitli poşetleri A, B ve C olarak etiketleyiniz.
4. A poşetine Çözelti 1: % 50` lik tutkal içeren kavanozdan bir yemek kaşığı, B poşetine iki yemek kaşığı, C poşetine ise üç yemek kaşığı ekleyiniz.
5. A poşetine Çözelti 2: % 4‘ lük Boraks içeren kavanozdan üç yemek kaşığı, B poşetine iki yemek kaşığı, C poşetine bir yemek kaşığı ekleyiniz. Kilitli poşetleri kapatınız.
6. Eğlence için gıda boyası ekleyebilirsiniz. Renklendirme kontrol değişkeni olduğu için her poşete aynı miktarda gıda boyası ekleyiniz.
Her bir kilitli poşet içindeki malzemeyi parmaklarınızı kullanarak karıştırınız. Bazı poşetler diğerlerine göre daha fazla karıştırılması gerekebilir.
7. Karışım yapışkan hale geldikten sonra, poşetten çıkarabilirsiniz.

Bilimsel Sorgulama
1. Her bir poşete ilave edilen iki çözeltinin oranı nedir?
2. Hangi poşet en az tutkal içerir? Peki, hangisi en fazla tutkal içerir?
3. Her bir poşet içerisinde ne olduğunu gözlemliyorsunuz?
4. Her bir poşet içerisinde elde edilen polimerik materyalin birbirinden farkı nedir?
5. Yaptığınız her bir materyalin fiziksel özelliklerini nasıl tarif edersiniz?
6. Polimerler zıplayan, esneyen, akıcı, kırılgan, sert, yumuşak, yapışkan mı?
7. Her bir poşetin içindeki karışım katı bir polimerik madde mi?
8. C poşetinin içindeki polimer en sert ve A poşetinin içinde polimerde en cıvık olan mı? Sizce neden?

Tablo1: Gözlem ve sonuçlarınızı yazmak için böyle bir tablo kullanabilirsiniz.
 

Â	% 50 Tutkal Çözeltisi	% 4 Boraks Çözeltisi	Gözlemlerim	 Fiziksel Özellikler
A poşeti	1 YKÂ	3 YK	Â	Â
B poşeti	2 YK	2 YK	Â	Â
C poşeti	3 YK	1 YK	Â	Â

Araştırmanız bittikten sonra, hazırladığınız polimerleri saklamak isterseniz kilitli poşete koyarak buzdolabında saklayabilirsiniz.

Ekstra Araştıralım
• Polimerik ürünün fiziksel özelliklerini değiştirmek için tarif değişikliğinin başka yolları var mıdır?
• Polimerin nasıl değiştiğini gözlemlemek için Çözelti 1`deki tutkal yüzdesini ve çözelti 2`deki boraks yüzdesini değiştirmeyi deneyin.
• Farklı ürün çeşitleri elde etmek için farklı tarifler yazanız ve deneyiniz.

Jölenin içinde bulunan jelatinde bir polimerdir. Jelatin gibi polimerlerin fiziksel özellikleri araştırmak için nasıl bir deney tasarlanabilir?

Bilimsel Görüş
Tutkal, birbirleriyle iç içe girmiş uzun polimer molekülleri olan polivinil asetat molekülleri içerir. Tutkalı yapışkan, viskoz ya da yoğun kılan da budur. Polivinil asetata boraks(sodyum tetraborat) eklendiğinde moleküller birbirine çapraz bağlanır ve tutkal çözeltisi daha viskoz hala gelir. Boraks, tutkal molekülleri ile birlikte daha çok çapraz bağ yaparak giderek artan, daha viskoz ve katı polimer madde haline gelir. En az miktardaki yapıştırıcı içeren poşet en cıvık(sıvımsı) olan olmalıyken en çok miktardaki yapıştırıcıyı içeren poşet ise en katı olan olmalıdır.

Markette satılan Silly Putty ve Slime, polivinil asetat kullanılarak yapılmamıştır. Onların dayanıklılığını artırmak için organosiloksan ve polivinil alkol kullanılmaktadır.

Günlük Hayatımızda Polimerlerin Yeri
Polimerler günlük hayatımızın her alanında yaygın olarak kullanılan plastikler, kauçuk, lifler, boyalar, yapıştırıcı türü malzemelerin üretiminde yararlanılan temel girdilerdir. Polimerler; hafif, ucuz, mekanik özellikleri çoğu kez yeterli, kolay şekillendirilebilen, değişik amaçlarda kullanıma uygun, dekoratif, kimyasal açıdan inert ve korozyona uğramayan maddelerdir. Polimerler elde ediliş yollarına göre doğal ve yapay polimerler olarak sınıflandırılır. Günlük hayatımızda karşımıza çıkan bazı doğal ve yapay polimerler Tablo 2`de verilmiştir.

Tablo 2: Günlük hayatımızdaki polimerler
 

Doğal Polimerler	Yapay Polimerler
• Polisakkaritler • Nişasta • Selüloz • Nükleik asitler • Proteinler • Doğal Kauçuk • Yün • Keten • Pamuk • Doğal lifler	• Otomobil lastikleri • Sakız • Pinpon topu • Plastikler, naylon • PVC • TEFLON • Sentetik kumaş • PET şişe • Damacana • Suni deri • CD • Çoraplar • Diş fırçaları • Elektronik devreler	• Halılar • Kurşungeçirmez yelek • Hortumlar • Saç spreyleri • Gözlük camı • Göz lensleri • Filmler • Yapıştırıcılar • Polistiren köpükler • Tıbbı malzemeler • İlaç kapsülleri • Diş protezleri • Diş dolgu malzemesi

Güvenlik Notu
Hazırladığınız % 50` lik tutkal çözeltisi ve tutkal-boraks karışımları lavaboyu yıkayabilir bu nedenle kilitli poşete konularak çöpe atınız.
 

Kaynak: Science Buddies