المفاهيم الأساسية

الكيمياء
البوليمرات
المذيبات
علم المواد

مقدمة
هل سبق أن تمنيت أن تدب الحياة في رسوماتك وأن تتمكن الشخصيات أو الأجسام على أوراقك من الحركة؟ الأمر ليس مستحيلًا كما يبدو! في هذا النشاط، سوف تجعل رسمتك تتحرك عن طريق جعلها تطفو فوق الماء. والشيء الذي يجعل هذا ممكنًا هو كيمياء أقلام المسح الجاف المثيرة للاهتمام. عادةً ما تُستخدم هذه الأقلام في الكتابة على السبورات البيضاء أو الأسطح الزجاجية ويمكن محوها بسهولة. وقد تبيَّن أنها مثالية أيضًا لممارسة العلوم!

الخلفية العلمية

ربما كانت لديك سبورة بيضاء في فصلك المدرسي. وللكتابة على سطح هذه السبورة، تستخدم مدرستك على الأرجح قلم سبورة بيضاء أو قلم مسح جاف. يمكن مسح ما كُتب بهذه الأقلام بسهولة من السبورة البيضاء دون ترك أي علامات.

إن احتواء أقلام المسح الجاف على مكونات خاصة هو ما يجعل هذا ممكنًا. تشمل هذه المكونات مذيبًا، وعادةً ما يكون أحد أنواع الكحول. ويُستخدم هذا المذيب لإذابة الأصباغ التي تحدد لون القلم. وإضافة إلى ذلك، يضاف راتين أو بوليمر، وهو المكوِّن الأساسي الذي يجعل الحبر قابلًا للمسح. في قلم المسح الجاف، يكون الراتين عبارة عن بوليمر سيليكون زيتي، ويعمل كـ"مانع التصاق". هذا يجعل حبر القلم زلقًا للغاية، ويمنعه من الالتصاق بسطح السبورة البيضاء. ولهذا السبب يمكن مسح الحبر بسهولة عن الأسطح الناعمة غير المسامية، مثل السبورة البيضاء أو الزجاج.

ربما كنت تعرف أن أقلام المسح الجاف يمكنها أن تلطخ الأسطح الأخرى مثل الملابس دون أن تزول. والسبب في هذا هو أن النسيج ليس له سطح ناعم، ولذا يمكن للحبر أن يتخلل مسامه ويلطخه للأبد! في الأقلام الثابتة حقًّا، يكون الراتين المستخدم عبارة عن بوليمر أكريليكي يعمل كـ"مادة رابطة" ويجعل الحبر يلتصق بالسطح. ونوع البوليمر وحده هو ما يميز قلم الحبر الثابت عن القلم القابل للمسح. اكتشف كيف يؤثر هذا الفرق على الكيفية التي تطفو بها رسوماتك في هذا النشاط!

المواد المستخدمة

  • صينيتان أو طبقان غير عميقين لهما سطح ناعم ولديك الإذن بالرسم عليهما بالأقلام
  • أقلام مسح جاف (ألوان مختلفة)
  • أقلام حبر ثابت
  • كوب
  • ماء
  • كحول
  • مناديل ورقية

الإعداد للتجربة

  • ابحث عن منطقة عمل يمكنها تحمُّل انسكاب الماء.
  • املأ الكوب بماء بدرجة حرارة الغرفة، وضعه بجانب الصينيتين أو الطبقين.

الخطوات

  • اختر أحد ألوان أقلام المسح الجاف وارسم رسمة على طبقك الأول، كأن ترسم شخصية بسيطة، أو قلبًا، أو تكتب كلمة. هل يبدو الحبر كما لو كان ملتصقًا بسطح الطبق؟
  • دعه يجف لبضع ثوانٍ ثم استخدم إصبعًا جافَّةً لمسح رسمتك. هل تمسح إصبعُك الرسمة، أم أنك ما زلت تستطيع رؤيتها سليمة؟
  • إذا مُسحت الرسمة، فارسم واحدةً جديدة. وإذا لم تُمسح، فاحتفظ بالقديمة. صب بعض الماء في الطبق بحيث يغطي الرسمة. انتظر وراقب. إذا لم يحدث شيء، فهُزَّ الطبق قليلًا. ما الذي يحدث للحبر بعد قليل؟ هل تبدأ رسمتك في الطفو وتصبح متحركة؟
  • بعد ذلك، استخدم قلم حبر ثابت لترسم رسمةً على الطبق الثاني. هل ترى اختلافًا عما بدا عليه قلم المسح الجاف على السطح؟
  • دع الرسمة تجف لبضع ثوانٍ، ثم استخدم إصبعًا جافةً لمسحها. هل تختفي الرسمة بمجرد أن تمسحها بإصبعك؟ هل يمكنك أن تفسر لماذا تختفي أو لمَ لا تختفي؟
  • إذا مُسحت الرسمة، فارسم واحدة جديدة. وإذا لم تُمسح، فاحتفظ بالقديمة. صب بعض الماء في الطبق بحيث يغطي الرسمة. انتظر وراقب. ما الذي يحدث هذه المرة؟ هل تطفو؟ كيف تختلف النتائج هذه المرة عن النتائج السابقة؟
  • نشاط إضافي: ارسم عدة رسوم بألوان مختلفة من أقلام المسح الجاف. هل تسلك جميعها السلوك نفسه؟ أم أنها مختلفة؟ أي الألوان يطفو بشكل أفضل؟
  • نشاط إضافي: ما الذي يحدث عند صب الكحول على رسمتك بدلًا من الماء؟ هل ما زالت الرسمة تطفو؟ هل تعطي أقلام المسح الجاف وأقلام الحبر الثابت النتائج نفسها؟ لمَ؟ أو لمَ لا؟
  • نشاط إضافي: هل يمكنك محو رسمتك الطافية؟ حاول التقاط رسمتك من سطح الماء بأصابعك. ما الذي يحدث لها عندما تلتقطها من الماء؟ ما هي مكونات المادة التي في يدك الآن في ظنك؟

الملحوظات والنتائج

هل تمكنت من جعل رسوماتك تطفو؟ يُفترض ذلك؛ ولكن فقط عند استخدام أقلام المسح الجاف. عندما ترسم على سطح طبق أو صينية ناعمة، سوف يتبخر المذيب، أو الكحول، الذي يذيب مكونات الحبر. يخلِّف هذا الصبغ والبوليمر على السطح. في حالة أقلام الحبر الثابت وأقلام المسح الجاف جميعًا، يبدو بالفعل أن اللون ملتصق. ولكن عندما تمسح الرسمة بإصبعك، تختفي الرسمة التي رسمتها بقلم المسح الجاف فقط دون الأخرى. السبب في هذا هو أن بوليمر السيليكون الزيتي في قلم المسح الجاف يمنعه من الالتصاق، أما صمغ بوليمر الأكليريك في قلم الحبر الثابت فيجعله يلتصق بالسطح.

يبدأ المرح عندما تصب الماء على رسمتك. لا بد أن تكون قد شاهدت الرسمة المصنوعة بقلم المسح الجاف تنفصل على نحوٍ سحري عن الطبق وترتفع إلى سطح الماء. وهناك، يمكنها أن تطفو وتتحرك كما لو كانت حية! ولا بد أن لوحة قلم الحبر الثابت ظلت ملتصقةً بالطبق. يرجع الفرق إلى البوليمر الخاص في حبر قلم المسح الجاف؛ لأن هذا المكوِّن يمنع الحبر من الالتصاق بالطبق، فيمكن للماء أن ينزلق تحته. ولأن الحبر أخف من الماء، يمكنه الطفو فوقه. ولكن عندما تصب الكحول على رسوماتك، لا بد أنك شاهدت كلتا الرسمتين تذوب. والسبب في هذا هو أن الكحول يُستخدم كمذيب في كلا القلمين.

تنظيف محيط التجربة

أزِلْ جميع الرسومات المتبقية عن الطبقين عن طريق حكِّهما بمنديل ورقي منقوع في الكحول. وبعد ذلك اشطفهما بالماء الدافئ والصابون قبل إعادة استخدامهما.

هذا النشاط مقدم لكم بالاشتراك مع "ساينس باديز"