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【Stem Sir】魔法水令唧唧顏料變海洋生物 箇中有乜Stem學問?
STEM Sir 2019-12-30 11:56:07

迷你水族館玩具竟然能夠吸引到眾多的家長和小朋友注,玩法是要玩家先把彩顏料塗在海洋動物的模具上,然後把模具放在魔法水中,不一會兒海洋動物便會變成小公仔脫離模具,再放入已注水的迷你水族館中便會游來游去,十分有趣。

為何彩顏料會變成公仔?


迷你水族館所使用的彩顏料其實是加入了食用色素的海藻酸鈉 (Sodium Alginate) 溶液,而海藻酸鈉是由褐藻提煉出來的化學物質,具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力,加上它的用途相當廣泛,可以用於食品工業,或其他其它工業,例如:醫藥、牙科、紡織和造紙等,能夠做為增稠劑、乳化劑、穩定劑、粘合劑、上漿劑等。


模具內有凹凸的坑紋,把加入了食用色素的海藻酸鈉注入在模具內,會因為海藻酸鈉本身帶有的黏力而能夠粘在模具內,有助固定海藻酸鈉的初形。


迷你水族館所使用的魔法水卻是氯化鈣溶液,即是鹽水。

把盛有色彩海藻酸鈉的模具浸在氯化鈣溶液內,海藻酸鈉液就會慢慢變成膠狀,並會與模具分離形成模具的形狀,同時會漸漸脹大。

 

交聯作用

原因是當海藻酸鈉溶液加入氯化鈣溶液裏時,鈣離子 (Ca2+) 會取代納離子(Na+) 的角色進行交聯作用 (Cross-linking) 使得分子間的聯結性更強,令分子更為固定,因為流動性降低而固化而形成公仔膠囊。


膠囊會包住海藻酸鈉和水分子,而膠囊結構像半透膜一樣,當中具有許多極小的孔洞,膠囊內的水分子會擴散出來,而膠囊外氯化鈣溶液中的鈣離子也會慢慢穿過半透膜滲入膠囊裏,但膠囊內的海藻酸鈉大分子是無法穿過孔洞擴散出去,便會鎖在膠囊內令公仔膠囊的體積增加而脹大。

迷你水族館的設計

迷你水族館是一件電動玩,把水注入迷你水族館內,然後啟動開關,在迷你水族館的底部中央便會從下而上噴出氣流,向上噴出的氣流形成向上的水流,周圍水又來補充,令迷你水族館內上產生了對流運動。


把海洋動物公仔膠囊放入迷你水族館內,公仔膠囊就會隨住水流運動而移動,若多加幾隻公仔膠囊放入迷你水族館,就仿似多隻海洋動物在迷你水族館內自由暢泳。


到在一件小小的玩具中可以包含了多項元素,利用海洋動物模具供小朋友填上彩顏料進行製作,就已經給予了小朋友動手做的機

 

魔法水與模具中彩顏料的科學作用又能增小朋的成功感,迷你水族館又有觀賞性,真是一舉多得。


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