Wissenschaftsprojekte zur Trennung von Öl und Wasser

Obwohl sich Öl und Wasser nicht vermischen und sich daher auf natürliche Weise trennen, kann es schwierig sein, das Öl tatsächlich aus dem Wasser zu entfernen. Große Ölunfälle, wie die Exxon Valdez Tankerkatastrophe im Jahr 1989 und der Zwischenfall BP Deepwater Horizon im Jahr 2010, unterstreichen die Bedeutung dieses Problems. Es gibt mehrere interessante wissenschaftliche Projekte, von einfachen bis fortgeschrittenen, die verschiedene Ansätze zur Ölabscheidung veranschaulichen.

Ein Projekt, das Sie mit Öl und Wasser machen können, besteht darin, die natürliche Trennung der beiden Flüssigkeiten zu zeigen. Gib etwas Wasser in einen durchsichtigen Behälter und füge Lebensmittelfarbe hinzu, um die Trennung deutlicher zu machen. Gießen Sie etwas Öl hinein; es kann Speiseöl, Motoröl oder eine andere Art sein. Das Öl kann aufgrund der Fallkraft zunächst nach unten fallen, steigt aber schnell auf und liegt auf dem Wasser. Wenn Sie den Behälter verschließen und auf den Kopf stellen, gelangt das Öl immer noch nach oben. Dieses Experiment zeigt zwei wissenschaftliche Prinzipien. Zunächst einmal vermischen sich Wasser und Öl nicht, da sie chemisch sehr unterschiedlich sind. Das Wasser ist polar, was bedeutet, dass jedes Molekül Teile mit kleinen positiven und negativen elektrischen Ladungen hat. Öl ist sehr unpolar, weshalb es sich nicht gut mit polaren Flüssigkeiten vermischt. Außerdem hat Öl eine geringere Dichte als Wasser, so dass es auf natürliche Weise nach oben steigt, genau wie ein Heliumballon in der Luft aufsteigt.

Nehmen Sie den Behälter mit Wasser und Öl und schütteln Sie ihn kräftig. Die Mischung wird trüb und Sie werden keine zwei offensichtlichen Schichten mehr sehen. Sie haben eine sogenannte Emulsion hergestellt. Eine Emulsion ist ein Gemisch aus Öl und Wasser in Form winziger Tröpfchen der beiden Flüssigkeiten. Einige gängige Lebensmittel, die wir essen, sind Emulsionen aus Öl und Wasser, wie Salatdressing. Eine Ölpest in einem welligen Ozean könnte eine Emulsion bilden, die das Abtrennen des Öls erschwert. Sie können mit Möglichkeiten experimentieren, die Emulsion aufzubrechen. Lassen Sie Ihre Emulsion eine Weile ungestört einwirken und das Öl kann wieder eine separate Schicht bilden. Das Hinzufügen von Salz zur Mischung ist eine Möglichkeit, den Prozess zu beschleunigen; das Salz löst sich im Wasser auf und macht es noch polarer und es ist weniger wahrscheinlich, dass es sich mit dem Öl vermischt.

Eine andere Möglichkeit, Öl von Wasser zu trennen, besteht darin, das Öl aufzusaugen. Die meisten absorbierenden Materialien, die wir verwenden, wie Papierhandtücher, können Wasser besser aufsaugen, aber Pads aus Polypropylen funktionieren umgekehrt. Dies liegt daran, dass Polypropylen wie das Öl unpolar ist und daher die Ölschicht bevorzugt absorbiert. Polypropylen-Pads können in Autozubehörgeschäften und anderen Verkaufsstellen gekauft werden. Mögliche Experimente könnten sein, zu testen, welche Marke von Pads am besten funktioniert und wie lange es dauert, eine bestimmte Menge Öl aufzunehmen.

Wasser wird weniger dicht, wenn es zu Eis gefroren ist, und dies gibt uns eine andere Technik, um Öl und Wasser zu trennen. Obwohl dies im großen Maßstab nicht praktikabel wäre, können Sie es im kleinen Maßstab verwenden, um zu veranschaulichen, wie sich die Dichte mit der Temperatur ändert. Gib etwas Wasser und Öl in einen konkaven Behälter, wie eine Plastikschüssel. Das Öl steigt nach oben. Stellen Sie den Behälter für einige Stunden in den Gefrierschrank und nehmen Sie ihn dann heraus. Der Behälter hat jetzt das Öl auf dem Boden, unter einem Stück gefrorenen Wassers, das Sie entfernen können sollten, um die beiden zu trennen.

Seltsamerweise gibt es Bakterien, die Ölverschmutzungen fressen. Ein solches Bakterium, mit dem Wissenschaftler experimentiert haben, ist Pseudomonas. Ein herausforderndes, aber faszinierendes Experiment kann durchgeführt werden, indem Kolonien von Pseudomonas mit verschiedene Arten von Ölen und Nährstoffen und sehen, welche Bedingungen das beste Bakterienwachstum ermöglichen Tarife. Diese Art von Experiment sollte jedoch immer mit Vorsicht durchgeführt werden, da einige Pseudomonas-Stämme beim Menschen Krankheiten verursachen können.