Vitenskapsprosjekter om å skille olje og vann

Mens olje og vann ikke blandes, og det naturlig skiller seg, kan det være vanskelig å faktisk fjerne oljen fra vannet. Store oljeutslipp, som Exxon Valdez tankskip i 1989 og BP Deepwater Horizon-hendelsen i 2010, understreker viktigheten av dette problemet. Det er flere interessante vitenskapelige prosjekter, alt fra enkle til avanserte, som illustrerer ulike tilnærminger til oljeseparasjon.

Et prosjekt du kan gjøre med olje og vann er å vise den naturlige separasjonen av de to væskene. Ha litt vann i en klar beholder og tilsett matfargestoffer for å gjøre separasjonen mer åpenbar. Hell i litt olje; det kan være matolje, motorolje eller noe annet slag. Oljen kan i utgangspunktet synke til bunnen på grunn av fallkraften, men den vil raskt stige for å ligge på toppen av vannet. Hvis du tetter på beholderen og snur den på hodet, vil oljen likevel ta seg til toppen. Dette eksperimentet viser to vitenskapelige prinsipper. Først og fremst blandes ikke vannet og oljen fordi de er veldig forskjellige kjemisk. Vannet er polært, noe som betyr at hvert molekyl har deler med små positive og negative elektriske ladninger. Olje er veldig upolær, og det blandes ikke godt med polære væsker. I tillegg er tettheten av olje lavere enn vann, så den stiger naturlig opp, akkurat som en heliumballong stiger i luften.

Ta beholderen med vann og olje og rist den kraftig. Blandingen blir uklar og du ser ikke to åpenbare lag lenger. Du har laget det som kalles en emulsjon. En emulsjon er en blanding av olje og vann i form av små dråper av de to væskene. Noen vanlige matvarer vi spiser er emulsjoner av olje og vann, som salatdressing. Et oljesøl i et bølget hav kan danne en emulsjon, noe som gjør oljen vanskelig å skille. Du kan eksperimentere med måter å bryte emulsjonen på. La emulsjonen sitte uforstyrret en stund, og oljen kan igjen danne et eget lag. Å tilsette salt til blandingen er en måte å få fortgang i prosessen; saltet løses opp i vannet og gjør det enda mer polært og mindre sannsynlig å blande seg med oljen.

En annen måte å skille olje fra vann på er å suge opp oljen. De fleste absorberende materialer vi bruker, som papirhåndklær, er bedre til å suge opp vann, men elektroder laget av polypropylen fungerer motsatt. Dette er fordi polypropylen er upolært som oljen og derfor foretrekker å absorbere oljesjiktet. Polypropylenputer kan kjøpes i bilforsyningsbutikker og andre utsalgssteder. Mulige eksperimenter kan omfatte å teste hvilket merke av elektroder som fungerer best og hvor lang tid det tar å absorbere en bestemt mengde olje.

Vann vil bli mindre tett når det frosses i is, og dette gir oss en annen teknikk for å skille olje og vann. Selv om dette ikke ville være praktisk i stor skala, kan du bruke det i liten skala for å illustrere hvordan tettheter endrer seg med temperaturen. Legg litt vann og olje i en konkav beholder, som en plastskål. Oljen vil stige til toppen. Sett beholderen i fryseren i noen timer, og ta den deretter ut. Beholderen vil nå ha oljen på bunnen, under en plate frossent vann som du skal kunne fjerne, og dermed skille de to.

Merkelig nok er det bakterier som vil spise oljesøl. En slik bakterie som forskere har eksperimentert med er Pseudomonas. Et utfordrende, men fascinerende eksperiment kan utføres ved å blande kolonier av Pseudomonas med forskjellige typer oljer og næringsstoffer og se hvilke forhold som gir best bakterievekst priser. Denne typen eksperimenter bør alltid gjøres med forsiktighet, siden noen stammer av Pseudomonas kan forårsake sykdom hos mennesker.