آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی
شیمی دنیایی از شگفتی هاست. با دانستن علم شیمی می توان آن را در زندگی روزمره بکار برده و از مزایای آن بهره برد. یکی از کاربرد های علم شیمی طراحی آزمایش ها و بهره بردن از آنهاست. آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی نیز یکی از همین آزمایش هاست. آزمایش ساخت خمیر کاغذی هم جنبه علمی و هم جنبه سرگرمی دارد. کاربرد خمیر مغناطیسی در صنایع مختلف مانند مخابرات و حمل و نقل و… دیده می شود. از مواد تشکیل دهنده خمیر مغناطیبسی که در آزمایشگاه شبیه سازی می شود بوراکس است. هدف از آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی، ساخت ماده ای با ویسکوزیته بالاست که خواص مغناطیسی دارد. از خواص خمیر مغناطیسی کاربرد آن در هوا و فضا و شهرسازی است. در ادامه با مواد تشکیل دهنده خمیر مغناطیسی و کاربرد آن آشنا می شویم. همراه ما باشید.
نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به توضیح و تفسیر مفاهیم علم شیمی پرداخته است. مفاهیمی مانند ویسکوزیته، چگالی، جرم و… قبلا بررسی شده اند.
مواد لازم جهت ساخت خمیر کاغذی
- لیوان پلاستیکی کوچک
- پودر بوراکس
- آب
- کاسه جهت مخلوط کردن مواد
- براده آهن
- آهنربای نئودیمیوم
- چسب چوب
- قاشق پلاستیکی
- کیسه وکیوم جهت نگهداری
بوراکس چیست
بوراکس یکی از ترکیبات مهم عنصر بور است. پودر بوراکس ماده ای معدنی بوده و سمی هم نیست. کاربرد بوراکس در صنایع گوناگونی دیده می شود. از فواید و مصارف بوراکس می توان به استفاده در تمیز کننده ها، انواع قارچ کش، حشره کش، علف کش، ضد عفونی کننده ها و… اشاره نمود. انواع بوراکس وجود داشته و قابل مصرف است. در آزمایش ساخت خمیر کاغذی از پودر بوراکس استفاده می شود. بوراکس به طور عمده از منابع طبیعی به دست می آید. این ماده ممکن است در برخی از افراد آلرژی زا باشد. بنابراین در مصرف آن نکات ایمنی را هم در نظر بگیرید. بوراکس در ساحت انواع خمیر کاربرد گسترده ای دارد.
آهنربای نئودیمیوم
در سال ۱۹۸۴ آهنربا نئودیمیم به‌وسیله جنرال موتورز و فلزات ویژه سومیتومو گسترش یافت. این آهنربا از قوی ترین انواع آهنربا های دائمی موجود در بازار است. آهنربای نئودیمیوم که با نام آهنربای NdFeB، ان آی بی یا نئو نیز شناخته می شود. این آهنربا یکی از پر کاربرد ترین انواع از آهنرباهای ساخته شده با عناصر خاکی کمیاب است. آهنربای نئودیمیوم نوعی آهنربای دائمی بوده و از آلیاژ نئودیمیوم، فلز آهن و بور تشکیل یافته است. آهنربای نئودیمیوم ساختاری بلوری و چهار گوش داراست. فرایندهای تولید این آهنرباها متفاوت بوده و بنابراین آهنرباهای نئودیمیوم به دو گروه تقسیم بندی می‌شوند.
- آهنربا NdFeB متخلخل
- آهنربا NdFeB پیوند خورده
آهنربای نئودیمیوم در محصولات مدرنی استفاده می شود که به آهنرباهای دائمی و همین طور قوی احتیاج است. درواقع آهنربای نئودیمیوم را می توان جایگزین انواع دیگر آهنرباها نمود.
هدف از آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی
هدف نشریه جهان شیمی فیزیک از این مقاله کمک به ساخت خمیری مغناطیسی است که در شیمی سال دهم توضیح داده شده است. برای یادگیری این آزمایش و نحوه انجام آن همراه ما باشید.
نحوه ساخت خمیر مغناطیسی
ابتدا چسب را که تهیه نموده اید در یک ظرف خالی نمایید. اطمینان حاصل کنید که کل محتویات داخل تیوپ چسب خالی و به ظرف منتقل شده باشد.
در محله بعد براده های آهن را به چسب اضافه نمایید. مقدار ۳ تا ۴ قاشق کوچک از براده آهن کافیست. سپس با یک قاشق پلاستیکی چسب و براده آهن را مخلوط نمایید.
در مرحله بعد نوبت به حل نمودن بوراکس در آب می رسد. یک قاشق کوچک از بوراکس در نصف لیوان آب و در یک لیوان پلاستیکی حل شود. بوراکس باید به خوبی در آب حل شود.
در مرحله بعد محلول بوراکس باید به ترکیب چسب و براده آهن افزوده شود.
مخلوط خمیری حاصل باید به خوبی با دست ورز داده شده تا در نهایت محلولی با ویسکوزیته بالا به دست آید.
حال اگر آهنربای نئودیمیومی به خمیر مغناطیسی نزدیک شود، ربایشی دیده خواهد شد و این خواص مغناطیسی خمیر را مشخص می کند.
این خمیر نباید در معرض هوا قرا بگیرد، به همین دلیل آن را در یک کیسه وکیوم و در دمای محیط نگهداری می کنند.
خطرات آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی
مواد تشکیل دهنده خمیر مغناطیسی خطرناک نیستند. اما بهتر است آزمایش ساخت خمیر کاغذی تحت نظارت بزرگ تر ها انجام شود.
آهن ربا های نئودیمیم از انواع بسیار قوی آهن ربا هستند. بنابراین آهن رباهایی از این نوع را باید دور از هم نگه داری نمایید.
پودر اکسید آهن نیز می تواند به جای براده استفاده شود. این پودر می تواند در سرامیک، شیمی و ساخت خمیر مغناطیسی استفاده شوند. از استنشاق نمودن گرد و غبار این پودر ها اجتناب نمایید. این پودر ها قادرند حساست های پوستی ایجاد نمایند. بنابراین انجام این آزمایش از دستکش استفاده کنید.
توجه شود که از بلعیدن هر یک از اجزای تشکیل دهنده خمیر مغناطسی پرهیز شود.
بوراکس ماده ای سمی نیست اما نباید بلعیده شده یا با چشم تماس یابد.
رعایت نکات ایمنی می تواند از بروز مشکلات احتمالی چیشگیری کند.
شگفتی در ساخت خمیر مغناطیسی
همان طور که می دانید آهن ربا وسیله ای است که نیرویی شگفت انگیز و در عین حال جذاب در اطراف خود ایجاد می کند. این نیروی شگفت آور را میدان مغناطیسی می نامند. میدان مغناطیسی قادر است مواد دارای آهن است را به خود جذب کند. پودر اکسید آهن و براده آهن هر دو دارای آهن هستند. بنابراین وقتی آهنربا در اسلایم مغناطیسی قرار داده شود، ذرات آهنی خمیر مغناطیسی به سرعت به سمت آهن ربا کشیده خواهند شد. از طرفی ذرات آهن در ساختار پلیمری اسلایم گیر کرده اند. بنابراین این ذرات به آرامی جذب آهن ربا می شوند. در واقع به نظر می آید که خمیر مغناطیسی آهنربا را می بلعد.
خمیر مغناطیسی آزمایشی جذاب است و به یادگیری نیروی نامرئی و شگفت انگیز مغناطیس کمک می کند. با طرح این آزمایش می توان عملکرد آهن ربا و نیروی مغناطیس را به خوبی آزمایش داد.
چرا خمیر مغناطیسی خراب می شود
همان طور که گفته شد در ساخت خمیر مغناطیسی از براده یا پودر آهن استفاده می شود. این ترکیب در مجاورت هوا به دلیل داشتن آهن زنگ می زند. زیرا در هوا مقدار زیادی بخار آب وجود دارد. درواقع هنگامی که آهن در تماس با آب قرار بگیرد، واکنشی بین مولکول های آب و آهن رخ داده و منجر به تضعیف آهن می شود. به پدیده به وجود آمده زنگ آهن می گویند. زنگ آهن به شکل لایه ای ورقه ای بر روی سطح آهن تشکیل می گردد. بنابراین برای جلوگیری از زنگ آهن باید از مجاورت آن در کنار هوا جلوگیری کرده و خمیر مغناطیسی را در کیسه های وکیوم قرار داد.
کاربرد خمیر مغناطیسی
- کاربرد خمیر مغناطیسی در مخابرات
- استفاده در حمل و نقل (ترابری)
- کاربرد در هوا فضا
- استفاده در راه و شهرسازی
آیا ساخت خمیر مغناطیسی یک آزمایش علمی است
آزمایش ساخت خمیر مغناطیسی آزمایشی کاملا علمی است و در واقع اگر اصول علم شیمی و فیزیک را ندانیم قادر به طراحی آزمایش های این چنینی نخواهیم بود. این آزمایش بر پایه شناخت مفاهیمی مانند آهن و آهنربا و نیروی مغناطیس و بوراکس و… استوار است. بنابراین در صورت عدم شناخت هر یک قادر به طراحی و انجام این آزمایش نخواهیم بود.
در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک مفاهیم علم شیمی به خوبی توضیح داده شده است. با مراجعه با سایت نشریه می توانید اطلاعات علمی خود را افزایش دهید.
سخن آخر
انجام آزمایش های شیمی به افراد کمک می کند تا بتوانند درک بهتری از مفاهیم داشته باشند. البته در انجام این آزمایش ها دقت بالا امری ضروری است. آزمایشات شیمی باید در حضور افراد متخصص انجام شوند و رعایت ایمنی در آزمایشات امری ضروری بشمار می آید.
