Χρωματογραφία (πείραμα διαχωρισμού μειγμάτων)

Όταν χρησιμοποιούμε μαρκαδόρους θεωρούμε ότι έχουν ένα χρώμα. Η αλήθεια είναι ότι κάποια χρώματα δημιουργούνται από μείγματα διαφόρων χρωμάτων (που θα τα λέμε χρωστικές). Κύριο παράδειγμα είναι το μαύρο!

Στο πείραμά μας χρησιμοποιούμε χαρτί από φίλτρο καφέ. Βάφουμε πάνω του μια παχιά μαύρη γραμμή και το βυθίζουμε σε πολύ λίγο νερό. Τότε το πρώτο ενδιαφέρον συμβάν είναι ότι το νερό ανεβαίνει! Δηλαδή κινείται αντίθετα από τη βαρύτητα! Αυτό στη φυσική το περιγράφουμε με την έκφραση "τριχοειδή φαινόμενα" και είναι εμφανή όταν έχουμε πολύ λεπτούς σωλήνες.

Η ερμηνεία τους είναι η εξής: ανάμεσα στα μόρια των υλικών υπάρχουν δυνάμεις. Οι δυνάμεις αυτές μπορεί να είναι λιγότερο ή περισσότερο ισχυρές ανάλογα με το είδος των μορίων. Έτσι για παράδειγμα, όταν έχουμε νερό μέσα σε ένα δοχείο, τα μόρια του νερού δέχονται δυνάμεις από τα υπόλοιπα μόρια του νερού αλλά και από τα τοιχώματα του δοχείου. Για τις ποσότητες του νερού που είναι κοντά στα τοιχώματα, οι δυνάμεις των τοιχωμάτων είναι ισχυρότερες από τις δυνάμεις του υπόλοιπου νερού, με αποτέλεσμα αυτές να ανυψώνονται. Αντίθετα, στις ποσότητες του νερού που είναι στη μέση του δοχείου, οι δυνάμεις από τα τοιχώματα είναι σχεδόν μηδαμινές, γιατί είναι πολύ μακριά, και το νερό παραμένει σε χαμηλότερο επίπεδο.

Όταν τώρα το δοχείο είναι πολύ λεπτό, ολόκληρη η ποσότητα του νερού δέχεται τις ισχυρές πλέον δυνάμεις από τα τοιχώματα, με αποτέλεσμα να ανεβαίνει συνολικά η στάθμη του νερού. Γι' αυτό το λόγο το φαινόμενο αυτό ονομάζεται τριχοειδές, γιατί εμφανίζεται σε πολύ λεπτά δοχεία, με πλάτος δηλαδή τρίχας!

Το φίλτρο του καφέ περιέχει τέτοιες πολύ λεπτές διαδρομές που ασκούν δυνάμεις στο νερό και το αναγκάζουν να ανεβαίνει.

Καθώς ανεβαίνει το νερό, ανεβαίνει και ολόκληρο το μείγμα του μαύρου χρώματος που έχει διαλυθεί μέσα σε αυτό. Οι ελκτικές όμως δυνάμεις από τα τοιχώματα του νερού επιδρούν και στα συστατικά του μείγματος, δηλαδή τις διαφορετικές χρωστικές. Σε κάποιες από αυτές τις χρωστικές είναι ισχυρότερες (για παράδειγμα στις αποχρώσεις του ροζ), με αποτέλεσμα να "κολλούν" πάνω στο χαρτί ενώ σε κάποιες είναι ασθενέστερες με αποτέλεσμα να "ταξιδεύουν" μαζί με το νερό. Έτσι παρατηρούμε ότι καθώς το νερό προχωρά, εμφανίζονται και διαφορετικά χρώματα, από τις διάφορες χρωστικές που περιέχει το μαύρο χρώμα. Το αντίστοιχο συμβαίνει και στο καφέ χρώμα. Το κόκκινο και το κίτρινο χρώμα αποτελούνται από ένα είδος χρωστικής οπότε δεν βλέπουμε αντίστοιχο διαχωρισμό.

Όταν χρησιμοποιούμε μαρκαδόρους για πίνακα δεν βλέπουμε τον αντίστοιχο διαχωρισμό. Ο λόγος είναι ότι αποτελούνται από μελάνι που δεν διαλύεται στο νερό (συνήθως έχουν βάση το λάδι). Έτσι ενώ το νερό ανεβαίνει, δεν παρασέρνει μαζί του τα χρώματα, αφού αυτά δεν έχουν διαλυθεί μέσα του.

Είναι επίσης ενδιαφέρον όταν χρησιμοποιούμε αλατόνερο αντί για σκέτο νερό. Στο αλατόνερο οι δυνάμεις αυτές των τριχοειδών φαινομένων είναι μικρότερες, με αποτέλεσμα το μείγμα να ανεβαίνει πιο αργά. Επίσης οι δυνάμεις που ασκεί το χαρτί στις χρωστικές είναι αρκετά σημαντικές με αποτέλεσμα αυτές να μην "ταξιδεύουν" τόσο εύκολα μαζί με το αλατόνερο, όπως συνέβαινε προηγουμένως με το καθαρό νερό. Έτσι "κολλούν" στο χαρτί και είναι εμφανέστερο το φάσμα τους σε εμάς.

Τα βιβλία μας "Κατακτώ την κορυφή - Φυσικά" από τις Εκδόσεις Πατάκη.

αλλά και "Παίζοντας μαθαίνω Φυσικά" για τους μικρότερους φίλους μας

#πειράματα #φυσική #δημοτικό #Γρηγορίου #teacherland