Επιστημονικά έργα για το διαχωρισμό του πετρελαίου και του νερού

Ενώ το λάδι και το νερό δεν αναμιγνύονται και έτσι θα διαχωριστούν φυσικά, μπορεί να είναι δύσκολο να αφαιρέσετε πραγματικά το λάδι από το νερό. Μεγάλες πετρελαιοκηλίδες, όπως η διαρροή δεξαμενόπλοιων Exxon Valdez το 1989 και το περιστατικό BP Deepwater Horizon το 2010, τονίζουν τη σημασία αυτού του ζητήματος. Υπάρχουν πολλά ενδιαφέροντα επιστημονικά έργα, που κυμαίνονται από απλά έως προηγμένα, που απεικονίζουν διαφορετικές προσεγγίσεις για το διαχωρισμό του λαδιού.

Ένα έργο που μπορείτε να κάνετε με λάδι και νερό είναι να δείξετε τον φυσικό διαχωρισμό των δύο υγρών. Βάλτε λίγο νερό σε ένα διαυγές δοχείο και προσθέστε χρωματισμό τροφίμων για να κάνετε τον διαχωρισμό πιο εμφανή. Ρίχνουμε λίγο λάδι. μπορεί να είναι μαγειρικό λάδι, λάδι κινητήρα ή κάποιο άλλο είδος. Το λάδι μπορεί αρχικά να πέσει στο κάτω μέρος λόγω της δύναμης πτώσης, αλλά θα ανέλθει γρήγορα για να βρεθεί πάνω από το νερό. Εάν κλείσετε το δοχείο και το γυρίσετε ανάποδα, το λάδι θα συνεχίσει να φτάνει στην κορυφή. Αυτό το πείραμα δείχνει δύο επιστημονικές αρχές. Πρώτα απ 'όλα, το νερό και το λάδι δεν αναμιγνύονται επειδή είναι πολύ διαφορετικά χημικά. Το νερό είναι πολικό, που σημαίνει ότι κάθε μόριο έχει μέρη με μικρά θετικά και αρνητικά ηλεκτρικά φορτία. Το λάδι είναι πολύ μη πολικό, γι 'αυτό δεν αναμιγνύεται καλά με πολικά υγρά. Επίσης, η πυκνότητα του λαδιού είναι χαμηλότερη από το νερό, οπότε φυσικά ανεβαίνει, ακριβώς όπως ένα μπαλόνι ηλίου ανεβαίνει στον αέρα.

Πάρτε το δοχείο με νερό και λάδι και ανακινήστε το έντονα. Το μείγμα θα γίνει θολό και δεν θα βλέπετε πλέον δύο εμφανή στρώματα. Έχετε κάνει αυτό που ονομάζεται γαλάκτωμα. Ένα γαλάκτωμα είναι ένα μείγμα ελαίου και νερού με τη μορφή μικροσκοπικών σταγονιδίων των δύο υγρών. Μερικά κοινά τρόφιμα που τρώμε είναι γαλακτώματα λαδιού και νερού, όπως η σάλτσα σαλάτας. Μια διαρροή λαδιού σε έναν κυματιστό ωκεανό θα μπορούσε να σχηματίσει ένα γαλάκτωμα, καθιστώντας το λάδι δύσκολο να διαχωριστεί. Μπορείτε να πειραματιστείτε με τρόπους για να σπάσετε το γαλάκτωμα. Αφήστε το γαλάκτωμα να καθίσει ανενόχλητο για λίγο και το λάδι μπορεί να σχηματίσει ξανά μια ξεχωριστή στρώση. Η προσθήκη αλατιού στο μείγμα είναι ένας τρόπος για να επιταχύνετε τη διαδικασία. το αλάτι διαλύεται στο νερό και το καθιστά ακόμη πιο πολικό και λιγότερο πιθανό να αναμειχθεί με το λάδι.

Ένας άλλος τρόπος για να διαχωρίσετε το λάδι από το νερό είναι να απορροφήσετε το λάδι. Τα περισσότερα απορροφητικά υλικά που χρησιμοποιούμε, όπως χαρτοπετσέτες, είναι καλύτερα να απορροφούν νερό, αλλά τα τακάκια από πολυπροπυλένιο λειτουργούν με τον αντίθετο τρόπο. Αυτό συμβαίνει επειδή το πολυπροπυλένιο είναι μη πολικό όπως το λάδι και έτσι προτιμά να απορροφά τη στιβάδα λαδιού. Τα μαξιλάρια πολυπροπυλενίου μπορούν να αγοραστούν σε καταστήματα εφοδιασμού αυτοκινήτων και σε άλλα καταστήματα. Πιθανά πειράματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τη δοκιμή της μάρκας των μαξιλαριών που λειτουργεί καλύτερα και πόσο καιρό χρειάζεται για να απορροφηθεί μια καθορισμένη ποσότητα λαδιού.

Το νερό θα γίνει λιγότερο πυκνό όταν καταψύχεται σε πάγο και αυτό μας δίνει μια άλλη τεχνική για να διαχωρίσουμε το λάδι και το νερό. Αν και αυτό δεν θα ήταν πρακτικό σε μεγάλη κλίμακα, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε σε μικρή κλίμακα για να δείξετε πώς αλλάζουν οι πυκνότητες με τη θερμοκρασία. Τοποθετήστε λίγο νερό και λάδι σε ένα κοίλο δοχείο, όπως ένα πλαστικό μπολ. Το λάδι θα ανέβει στην κορυφή. Βάλτε το δοχείο στην κατάψυξη για λίγες ώρες και μετά βγάλτε το. Το δοχείο θα έχει τώρα το λάδι στο κάτω μέρος, κάτω από μια πλάκα κατεψυγμένου νερού που θα πρέπει να μπορείτε να αφαιρέσετε, διαχωρίζοντας έτσι τα δύο.

Περιέργως, υπάρχουν βακτήρια που θα τρώνε πετρελαιοκηλίδες. Ένα τέτοιο βακτήριο με το οποίο έχουν πειραματιστεί οι επιστήμονες είναι το Pseudomonas. Ένα προκλητικό αλλά συναρπαστικό πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί συνδυάζοντας αποικίες του Ψευδομονά με διαφορετικούς τύπους λαδιών και θρεπτικών συστατικών και βλέποντας ποιες συνθήκες δίνουν την καλύτερη ανάπτυξη βακτηρίων τιμές. Αυτός ο τύπος πειράματος θα πρέπει πάντα να γίνεται με προσοχή, ωστόσο, καθώς ορισμένα στελέχη του Pseudomonas μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες στον άνθρωπο.