% category: green
\chapter{Vi lager slim}
\label{Slim}
\index{Lage slim|textbf}


\section*{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.

\section*{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\celcius.

\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{images/polyvinylalkoholslim/brenner}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{images/polyvinylalkoholslim/rorer}
\caption{Tillaging av polymerløsningen tilsatt grønn
kondittorfarge.} \label{polyvinylalkohol2}
\end{figure}

Mens en rører rundt i det varme vannet, tilsett forsiktig 2 gram med
poly\-(vinyl)\-alko\-holen (PVA) på overflaten av vannet.  Ved å spre
pulveret på overflaten forhindrer en dannelsen av en illeluktende og
klissete masse av polymer som det er vanskelig å løse opp.

Når PVA-løsningen er ferdig, hell den sammen med 5 ml av
natrium\-tetra\-borat-løsningen i en plastkopp eller plastbeger og rør
løsningen kraftig sammen med en rørepinne av tre.  Det blir best
resultat hvis boraxløsningen blir tilført PVA-løsningen.  Dannelse av
gelen begynner nesten med en gang, og resultatet er et slimliknende
materiale med interessante fysiske egenskaper.

\index{Konditorfarge}\index{Fargestoff (E100, E120, E141, E172)}

I forkant av miksingen kan en tilsette fargestoff (for eksempel
konditor\-farge, det vil si fargestoffene E100, E120, E141 eller E172)
til PVA-løsningen, slik at vi får et «penere» slim.

\begin{itemize}[noitemsep]
  \item E100 Gul/Orange
  \item E120 Rød
  \item E141 Grønn
  \item E172 Brun
\end{itemize}

\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{images/polyvinylalkoholslim/slim1}
\includegraphics[width=0.49\textwidth]{images/polyvinylalkoholslim/slim2}
\caption{En slimklump farget rød med konditorfarge.}
\label{polyvinylalkohol2}
\end{figure}

Materialet som dannes oppviser fysikalske egenskaper som er avhengig
av molekylvekten og hydrolysegraden hos PVA (som tilvirkes gjennom
hydrolyse av polyvinylacetat).

For å få et «slim» som ikke krakelerer eller brytes lett i stykker,
er det viktig å benytte en PVA som har høy hydrolysegrad og så høy
molekylvekt som mulig.


\section*{Teori}

PVA er en polymer med en struktur som består av gjentatte vinylalkohol
enheter.

\begin{figure}[h]
 \centering
\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/slime/polyvinylalkohol_polymer}
\caption{Repetisjonsenheten til poly(vinyl)alkohol.}
\label{polyvinylalkohol1}
\end{figure}

Gjennomsnittsverdien til n for PVA 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 dannes på nytt under bevegelse.

Disse relativt svake kyssbindingene er nødvendige for at gelen skal ha
de viskoelastisk egenskapene. Egenskapen som PVA har til å involvere
seg i hydrogenbindinger, er sett utfra dens høye løselighet i vann.

\section*{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.

Det finnes ingen grunn til ikke å la elevene få med seg gelen/slimet
hjem hvis de ønsker dette.

\section*{Avfallshåndtering}

Mindre mengder av natriumtetraborat kan spyles direkte i avløp med
rikelig vann. Tørre kjemikalier plasseres i beholderen merket
avfallskjemikalier.

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.

\section*{Utstyr og kjemikalier}

\begin{itemize}[noitemsep]

\item 50 ml destillert vann

\item 2 gram poly(vinyl)alkohol, [CH$_{2}$CH(OH)]$_{n}$.  \index{PVA}
  \index{Polyvinylalkohol}
  (Polymeren bør være $>$99$\%$ hydrolysert med en gjennomsnittlig
  molar vekt på rundt 10$^{5}$ g/mol)\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.}

\item 5 ml av en 4$\%$ vandig løsning av natriumtetraborat,
  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. \index{Borax}

\item 100 ml engangsbeger eller plastikk kopp.
\item 250 ml begerglass.
\item 50 ml målesylinder.
\item Flat rørestav i tre.
\item Røreplate med varme evt. gassbrenner $^{m}$/stativ.
\item Termometer, -10\celcius til  +110\celcius.
\end{itemize}

\nocite{Casassa}
\nocite{odian}
\nocite{Pritchard}

\printbibliography
