Kendi Polimerimizden Zıplayan Top Yapalım

cveltri / iStock

Bilmekte Fayda Var!

Günlük hayatta polimerler her an çevremizde. Plastik su şişelerinde, spor ayakkabılarımızda, telefonlarımızda… Polimerler, monomer olarak isimlendirilen kısa molekül birimlerinin bir araya gelmesiyle oluşan çok uzun zincir şeklindeki moleküllerdir. Polimer kelimesi Yunancada “çok” anlamına gelen poli ve “birim” anlamına gelen mer kelimelerinin birleşmesi ile oluşur.

Yün, pamuk ve ipek eski zamanlardan beri kullanılan doğal polimerlerdir. Ahşabın ve kâğıdın ana bileşeni olan selüloz ile patates ve nişasta gibi bitkilerin yapısında bulunan nişasta da doğal polimerlerdendir. Hem selüloz hem de nişasta aynı monomerden yani glikozdan meydana gelir. Fakat farklı özelliklere sahiptirler. Örneğin nişasta suda çözünür ve insanlar tarafından sindirilebilir. Ancak selüloz suda çözünmez ve insanlar tarafından sindirilemez. Bu iki polimer arasındaki tek fark, glikoz monomerlerinin birbirine nasıl bağlandığıdır.

Bacsica / iStock

Deneyler köşesinin bu projesinde çevremizde kolayca bulabileceğimiz malzemelerden kendi polimerimizi üreterek zıplayan bir top yapıyor ve bu sırada polimerlerin yapısını ve özelliklerini öğreniyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• PVA tutkal
• Boraks
• Mısır nişastası
• Gıda boyası
• 2 adet cam kap
• Su
• Su bardağı
• Yemek kaşığı
• Tahta çubuk

Ne Yapıyoruz?

• 1 bardak ılık suyu bir cam kabın içine dökelim.
• Üzerine 1 yemek kaşığı kadar boraks ekleyelim ve karıştıralım.
• Başka bir cam kaba yarım yemek kaşığı kadar mısır nişastası ve bir yemek kaşığı tutkal ekleyelim.
• Mısır nişastası ve tutkal karışımına 3-4 damla gıda boyası damlatıp karıştıralım.
• Renkli karışımı boraks karışımına dökelim ve tahta çubukla karıştıralım.
• 1-2 dakika bekleyelim.
• Toparlanan polimeri boraks karışımının içinden çıkaralım.
• Ellerimizle yuvarlayarak top şekli verelim.
• Eğer yuvarlarken elimize yapışıyorsa polimeri tekrar borakslı karışıma koyalım ve karıştıralım.
• Elimize yapışmadığında topumuz hazır hâle gelmiş demektir.

Ne Oldu?

Tutkal, polivinil asetat (PVA) adı verilen bir polimerden oluşur. Polivinil polimeri ile boraks tepkimeye girdiğinde polimer zincirleri arasında çapraz bağlar oluşur. Çapraz bağlı polimerlerin özelliklerini anlamak için pişmiş çubuk makarna örneğini inceleyebiliriz. Makarnayı süzdüğümüzde makarnanın şeritlerinin birbiri üzerinden kaydığını ve sıvı gibi aktığını görürüz. Birkaç dakika sonra ise süzdüğümüz makarna birbirine yapışır. Bu hâliyle makarnayı bir miktar esnek özellik gösteren bir lastiğe benzetebiliriz. Tutkalın içindeki polivinil asetat polimer zincirleri normalde birbirinin üzerinden kaydığı için sıvı gibi davranır.

Polimerler birkaç yerde birbirine yapışırsa madde esnek bir yapıya dönüşür. Oluşturduğumuz top gibi... Polivinil asetat, boraksla temas ettiğinde boraks uzun polimer zincirlerini çapraz olarak bir ağ gibi birbirine bağlar. Bu durumda polimer zincirleri birbiri üzerinden kolayca kayamaz. Sonuçta katı ancak esnek bir malzeme ortaya çıkar. Doğal bir polimer olan mısır nişastası, molekülleri birbirine bağlamaya yardımcı olarak topun şeklini korumasını sağlar.

Düşünelim!

Kullandığımız maddeleri farklı oranlarda karıştırırsak elde ettiğimiz malzemenin özellikleri nasıl değişir? Daha yapışkan ya da daha sert bir madde elde eder miyiz?

Kaynaklar:

• Takeno, H., Shikano, R. ve Kikuchi, R., “Mechanical Performance of Corn Starch/Poly(Vinyl Alcohol) Composite Hydrogels Reinforced by Inorganic Nanoparticles and Cellulose Nanofibers”, Gels, Cilt 8, Sayı 8, s. 514-526, 2022.
• Yin, Y. ve ark., "Starch crosslinked with poly(vinyl alcohol) by boric acid”, Journal of Applied Polymer Science, Cilt 96, Sayı 4, s. 1394-1397, 2005.
• https://thestemlaboratory.com/how-to-make-bouncy-balls/
• https://www.snexplores.org/article/explainer-what-are-polymers
• https://www.e-education.psu.edu/matse81/node/2205

Yazar Hakkında:

Dr. Sevda Seçer Esmer

İzmir Arkas Bilim ve Sanat Merkezi Fen Bilimleri Öğretmeni