SUPERSAIPPUAKUPLAT

Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Supersaippuakuplat
Opettajan ohje
SUPERSAIPPUAKUPLAT
KOHDERYHMÄ: Kaiken ikäiset oppilaat
KESTO: Liuos valmistuu puolessa tunnissa.
TAVOITE: Innostaa ihmettelemään saippuakuplan rakennetta, joiden avulla voidaan opettaa esimerkiksi
heikkoja sidoksia, poolisuutta ja pintajännitystä.
AVAINSANAT: Saippua – Poolisuus – Pintajännitys
TAUSTAA
Saippuakuplien syntyminen perustuu veden pintajännitykseen.
Vedessä on normaalisti suhteellisen vahva pintajännitys kun
pinnalla olevat vesimolekyylit vuorovaikuttavat keskenään
vetysidoksin. Pintajännitystä kuvaillaan usein nesteen ”ihoksi”.
Jotkin hyönteiset pystyvät seisomaan veden päällä vahvan
pintajännityksen ansioista. Saippua alentaa veden pintajännitystä,
jolloin sen pintaa voidaan venyttää puhaltamalla siihen.
Kuva:
http://en.wikipedia.org/wiki/Animal
_locomotion_on_the_water_surface
Saippuaa tehdään rasvasta ja emäksestä, jolloin saadaan rasvahapon natriumsuoloja.
Kansankielellä puhutaan usein virheellisesti ”saippuamolekyyleistä”,
mutta kyseessä on ioniyhdiste. Yhdisteen rasvahappopää on pooliton
pitkä hiilivetyketju ja sen toisessa päässä on poolinen –COONa ryhmä.
Kun yhdiste liukenee veteen, irtoaa natriumioni vesifaasiin ja rasvahappo
muuttuu negatiivisesti varautuneeksi ioniksi. Nämä ionit alentavat veden
pintajännitystä häiritsemällä vetysidosten muodostumista.
Kun pintajännitys pienenee, seoksen pintaa voi venyttää. Lopulta siitä irtoaa kupla. Vapautunut
kupla muotoutuu aina pinta-alaltaan pienimpään mahdolliseen muotoonsa, palloksi!
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Supersaippuakuplat
Opettajan ohje
Saippuakuplan pinta on millimetrin
murto-osia paksu kaksikerroksinen
kalvo. Kalvossa on negatiivisesti
varautuneita rasvahaponioneja, eli
kahdessa kerroksessa, niin että niiden
väliin
jää
vesimolekyylejä.
Rasvahappoionin
poolittomat
hiilivetyketjut sojottavat ulospäin.
Ketjut vuorovaikuttavat toistensa kanssa Van der Waals voimin. Rasvahappoionin poolinen pää
osoittaa vesimolekyylejä kohti. Vesimolekyylit vaikuttavat toisiinsa ja saippuan negatiivisesti
varautuneisiin COO- päihin ioni-dipoli sidoksin ja pitävät kalvoa koossa. Sokeri ja glyseroli
sitovat kalvon sisällä olevaa “vapaata” vettä vetysidoksin vahvistaen kalvon rakennetta. Nämä
vuorovaikutukset ovat saippuakuplaa koossa pitäviä voimia.
REAGENSSIT:
5 l vettä
2,5 dl Fairya
2 dl sokeria
2 dl glyserolia
TYÖTURVALLISUUS JA
JÄTTEIDEN KÄSITTELY
Ylimääräisen liuoksen voi kaataa
viemäristä.
TARVIKKEET:
Iso astia, esim. kattila, iso keitinlasi tai ämpäri
Narua ja kaksi keppiä (pieni paino narun keskelle)
TYÖOHJE
Lämmitä vettä ja liuota sinne sokeri. Kun sokeri on liuennut, lisää glyseroli ja lopuksi fairy.
Tässä kohdin ei enää kannata sekoittaa kovinkaan voimakkaasti, jotta liuos ei vaahtoa turhaan.
Liuos on käyttövalmis kun se jäähtynyt.
Kemian opetuksen keskus
Helsingin yliopisto
Supersaippuakuplat
Opettajan ohje
Kuplien tekeminen:
Kiinnitä kahden kepin päihin ympyrän muotoon sidottu naru. Voit
laittaa narun keskelle pienen painon jos haluat.
Kasta naru saippualiuokseen ja nosta se hitaasti. Levitä keppejä niin,
että narujen sisälle muodostunut saippualiuoskalvo leviää isoksi. Ota
muutama askel taaksepäin, jolloin ilma alkaa venyttää kalvoa ja kupla
alkaa muodostua!
Superkuplien onnistuminen vaatii kärsivällisyyttä ja harjoittelua!
Kuva: Markus Jylhä