Khâu mạch PVA: từ mạch lỏng đến gel
Thêm các cầu nối vào mạch dẻo kiểu PVA và hình dung quá trình chuyển từ polime chảy tự do sang mạng đàn hồi.
Mục tiêu
Gắn thí nghiệm slime borax–PVA kinh điển với sự hình thành mạng, tính đàn hồi của gel và vai trò mật độ cầu nối.
Dụng cụ và hoá chất
Dung dịch poly(vinyl ancol) 4 %, dung dịch natri tetraborat (borax), cốc, đũa khuấy, kính và găng.
Cách làm
- Khi chưa có cầu nối, xoay mạch dẻo đơn lẻ: mọi hạt đều chuyển động tự do — một chất lỏng nhớt.
- Thêm 2–4 cầu nối (nét đứt đỏ): mạch bị ràng buộc một phần; hình dung nhiều mạch như vậy bị buộc vào nhau.
- Tăng tới khoảng 20 cầu nối: mạng trải khắp thể tích — đó là vùng điểm gel.
- Liên hệ số cầu nối với slime thật: vài giọt borax cho slime dẻo kéo dãn; nhiều hơn cho gel cứng như đất nặn.
Điều cần quan sát
- Cầu nối thưa để lại các đuôi tự do dài vẫn chảy được; cầu nối dày cố định cả mạch.
- Các hạt đánh dấu đỏ là cacbon mang –OH, nơi ion borat có thể nối hai mạch.
Giải thích
Ion borat B(OH)₄⁻ tạo các cầu este thuận nghịch giữa các nhóm cis-điol trên các mạch PVA khác nhau — cầu nối động, nên slime vừa chảy được vừa bật lại. Ví dụ cầu nối bền: cầu lưu huỳnh trong cao su lưu hoá; mô đun tăng mạnh theo mật độ cầu nối (hình dung Flory–Rehner).
Lịch sử thí nghiệm
Nhà hoá học liên quan
Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.