\section{Vi lager slim}
\label{Slim} \index{Vi lager slim|textbf}
\index{PVA}\index{Polyvinylalkohol}\index{Borax}


\subsubsection{Innledning}
\index{Slim}\index{Dannelse av gele med polyvinylalkohol og Borax}
Morsomt og enkelt forsøk som lar elevene selv lage en $"$leke$"$ som
ellers kan kjøpes på en hvilken som helst lekebutikk.\\ To klare og
fargeløse væsker blandes og går umiddelbart over i gelform. Gelen
kan formes til for eksempel en ball, men vil etter hvert sige
utover.


\subsubsection{Framgangsmåte}
Hell 50 ml destillert vann i et 250 ml begerglass. Sett begerglasset
på en røreplate med varme (her kan en selvfølgelig bruke en vanlig
gassbrenner for å varme opp vannet og røre rundt med en trepinne).
Varm vannet opp, men ikke over 90$^{\circ}$C.
\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{polyvinylalkoholslim/brenner.eps}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{polyvinylalkoholslim/rorer.eps}
\caption{Tillaging av polymerløsningen tilsatt grønn
kondittorfarge.} \label{polyvinylalkohol2}
\end{figure}

Mens det varme vannent blir rørt rundt, tilsett
forsiktig 2 gram med poly(vinyl)alkoholen på overflaten av vannet.\\
Denne måten å gjøre det på forhindrer dannelsen av en illeluktende
og klissete masse av
polymer som er vanskelig å løse opp.\\
\newline
Hell poly(vinyl)alkohol- løsningen og 5 ml av natriumborat løsningen
sammen i en plastkopp/beger og rør løsningen kraftig sammen med en
rørepinne av tre.\\
\newline
Dannelse av gelen begynner nesten med en gang, og et slim liknende
materiale med interessante fysiske egenskaper er produktet.\\
\newline
I forkant av miksingen kan en tilsette fargestoff (konditorfarge
Fargestoff (E120, E141, E172,
E100)) til PVA løsningen, slik at vi får et $"$penere$"$ slim.\\
\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{polyvinylalkoholslim/slim1.eps}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{polyvinylalkoholslim/slim2.eps}
\caption{En slimklump farget rød med konditorfarge.}
\label{polyvinylalkohol2}
\end{figure}

Best resultat får vi hvis borax løsningen blir tilført PVA
løsningen.\\
\newline
Materialet som dannes oppviser fysikalske egenskaper som er avhengig
av molekylvekten og hydrolysegraden hos PVA (som tilvirkes gjennom
hydrolyse av polyvinylacetat).
\newpage
For å få et $"$slim$"$ som ikke krakelerer eller brytes i stykker
lett er det viktig å benytte en PVA som har høy hydrolysegrad og så
høy molekylvekt\footnote{ Vær observant på at PVA kan bestilles med
forskjellig molekylær vekt. I dette forsøket
     lønner det seg å bruke PVA med en molekylær vekt på mellom 106.000 og 110.000. Med
     høyere molekylær vekt vil en få et "stivere" slim, mens en lavere molekylær vekt gir et mer
     "væskeaktigt" slim.
} som mulig.


\subsubsection{Teori}
Poly(vinyl)alkohol er en polymer med en struktur som består av
gjentatte vinylalkohol enheter.
\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.4\textwidth]{slime/polyvinylalkohol_polymer.eps}
\caption{Repetisjonsenheten til poly(vinyl)alkohol.}
\label{polyvinylalkohol1}
\end{figure}
Gjennomsnittsverdien til n for poly(vinyl)alkoholen brukt i dette
forsøket er over 2300.\\
Natriumborat hydrolyserer i vann og danner borsyre/borat-buffer med
en pH på rundt 9.
\begin{equation}\label{natriumborathydrolyse}
    B_{4}O_{7}^{2-} (aq) + H_{2}O (l) \rightleftharpoons HB_{4}O_{7}^{-} (aq) + OH^{-} (aq)
\end{equation}
I denne øvelsen reagerer borat-ionet med hydroksyl gruppa til
polymeren og danner kryssbindinger med en mulig eliminasjon av vann.
Disse kryssbindingene involverer med all sannsynlighet
hydrogenbindinger som brytes og redannes under bevegelse. \\
Disse relativt svake kyssbindingene er nødvendige for at gelen skal
ha de  viskoelastisk egenskapene. Egenskapen som
poly(vinyl)alkoholen har til å involvere seg i hydrogenbindinger, er
sett utfra dens høye løselighet i vann.


\subsubsection{Forsiktig}
Det finnes ingen kjente giftvirkninger fra Borax, polymeren eller
selve gelen. Men i tråd med god skikk er det greit å vaske hendene
godt etter at en har jobbet med disse kjemikaliene eller gelen.\\
\newline
Det finnes ingen grunn til ikke å la elevene få med seg gelen/slimet
hjem hvis de ønsker dette.

\subsubsection{Fjerning av rester og avfall}
Mindre mengder av natriumtetraborat kan spyles direkte i avløp med
rikelig vann. Tørre kjemikalier plasseres i beholderen merket
avfallskjemikalier.\\
\newline
Rester av gele kan enten hives i en dunk med avfallskjemikalier
eller skylles ned i vasken med store mengder vann. Geleen er
vanskelig å fjerne fra tepper, men forsvinner i maskinvask hvis en
har vært uheldig og griset til klærne.

\subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
\begin{itemize}
  \item 50 ml destillert vann
  \item 2 gram poly(vinyl)alkohol, [CH$_{2}$CH(OH)]$_{n}$ (Polymeren
  bør være $>$99$\%$ hydrolysert med en gjennomsnittlig molar vekt på
  rundt 10$^{5}$ g/mol)
  \item 5 ml av en 4$\%$ vandig løsning av natrium tetraborat, Na$_{2}$B$_{4}$O$_{7}$
  (For å lage 100 ml løsning, løs 7.6 gram med
  Na$_{2}$B$_{4}$O$_{7}$ $\cdot$ 10H$_{2}$O (borax) i 100 ml med
  destillert vann).
\end{itemize}
\textbf{Samt:}
\begin{table}[h]
\begin{tabular}{lll}
 250 ml begerglass   & røreplate med varme evt. gassbrenner $^{m}$/stativ  &    \\
 termometer, -10$^{o}$C til  +110$^{o}$C   &  100 ml engangsbeger eller plastikk kopp  &    \\
     flat rørestav i tre  &  50 ml målesylinder     &    \\
\end{tabular}
  \caption{Utstyr til forsøket - Dannelse av gele med Polyvinylalkohol og Borax}
\end{table}



\subsubsection{Referanser}
\begin{description}
    \item[\lbrack1\rbrack]A.~M.~Sarquis E.~Z.~Casassa and C.~H.~Van Dyke.
\newblock "slime": Gelation of poly(vinyl alcohol) with borax.
\newblock {\em Journal of Chemical Education}, 63:57, 1986.
    \item[\lbrack2\rbrack]G.~Odian.
\newblock {\em Principles of Polymerization}.
\newblock Wiley-Interscience: New York, 1981.
    \item[\lbrack3\rbrack]J.~G. Pritchard.
\newblock {\em Poly(vinylalcohol): Basic Properties and Uses}.
\newblock Gordon and Breach: New York, 1970.
\end{description}



