MT patronuje: Laboratorium w szufladzie. Chemia

„Laboratorium w szufladzie” to cykl przeznaczony dla osób ciekawych świata, pasjonatów, eksperymentatorów. Każda książka jest bogato ilustrowana rysunkami i zdjęciami. Każdy poruszony temat zawiera wyczerpujący, praktyczny opis zjawiska, doświadczenia, przyrządu czy aktywności. Autorzy nie stronią od wejścia na poziom wyższy niż tylko popularne ujęcie tematu. Pogłębione ujęcie pozwala poczuć smak eksperymentu, doświadczyć radości poznawania i odkrywania różnorodności świata. Dotychczas ukazały się: „Laboratorium w szufladzie. Elektrotechnika, elektronika, miernictwo”, „Laboratorium w szufladzie. Chemia”, „Laboratorium w szufladzie. Modelarstwo i robotyka”.

Styropian to dosyć popularne tworzywo, które najczęściej kojarzy się z białym, czasem barwionym piankowym materiałem. A czy wiesz, czym jest tak naprawdę?

Styropian to handlowa nazwa spienionego polistyrenu (PS). Polistyren natomiast to tworzywo termoplastyczne, czyli materiał, który po podgrzaniu staje się plastyczny, a nawet płynny, dzięki czemu może być formowany, a po ostygnięciu zachowuje nadany kształt. Tę właściwość wykorzystuje się w produkcji styropianu, który powstaje w wyniku spienienia granulek polistyrenu zawierających środek spieniający (porofor). Przemysłowo proces ten zachodzi przez podgrzanie surowca do temperatury ok. 80°C, w której zaczyna on mięknąć. Uwalnia się wtedy środek spieniający, powodując pęcznienie i tworzenie się charakterystycznych kulek styropianowych wypełnionych powietrzem. Z takiego materiału, po osuszeniu, wyrabia się dowolne formy (bloki, rurki, kształtki itp.).

Mamy więc powietrze upakowane w tworzywo sztuczne. Trudno jest ten proces powtórzyć w domu, gdyż polistyren w postaci granulatu do spienienia nie jest łatwo dostępnym produktem. Można jednak wykonać test odwrotny, czyli sprawdzić, ile faktycznie znajduje się tego tworzywa w styropianie. Do wykonania takiego doświadczenia potrzebne będą:

wysoka, prosta szklanka lub mały wazon,
szklany albo porcelanowy talerz,
styropian w dowolnej postaci,
aceton (rozpuszczalnik techniczny lub acetonowy zmywacz do paznokci).

Pamiętaj, że aceton jest łatwopalny i lotny, a jego opary są drażniące. Doświadczenie wykonuj z dala od źródeł ognia, przy dobrej wentylacji pomieszczenia.

Zaczynamy! Do szklanki włóż możliwie najwięcej styropianu. Duże kawałki pokrusz na drobniejsze, by lepiej wypełniały naczynie. Następnie polewaj styropian małymi porcjami acetonu, kierując strumień do środka, nie po ściankach. Obserwuj, co się dzieje. Styropian zaczyna znikać, przekształcając się w masę, która ma płynną konsystencję i półprzezroczystą barwę. Już teraz widać, jak duża jest różnica objętości, gdyż na początku styropian zajmował całą szklankę, a powstała masa – jedynie kilka mililitrów. Gdy cały styropian zostanie przetworzony, zamieszaj kilka razy szklanką, aby oderwać powstałą masę od dna, po czym przelej wszystko na głęboki talerz i odstaw w dobrze wentylowane miejsce na 1-2 dni. W tym czasie aceton wyparuje całkowicie, a zawartość talerza wyschnie. Można ją wtedy wyjąć i porównać z początkowo używanym styropianem.

Ale co tu się właściwie stało? Aceton to rozpuszczalnik, który przy kontakcie ze styropianem niszczy jego przestrzenną strukturę, uwalniając uwięzione powietrze, co w efekcie powoduje znaczne zmniejszenie się objętości tego materiału. Ważne jest jednak, że aceton nie niszczy samego polistyrenu, czyli podstawowego tworzywa. Powoduje jedynie zmianę jego fizycznej formy. Jeżeli więc styropian nie zawierał żadnych dodatków, to otrzymasz polistyren w czystej formie, czyli bezbarwne, przezroczyste, twarde i dość kruche tworzywo termoplastyczne. A porównując ilości, wyraźnie widać, jak niewiele tego tworzywa potrzeba, by uzyskać dużą ilość styropianu. W efekcie otrzymujemy bowiem ok. 2% całkowitej masy materiału. Wynika z tego, że ten spieniony polistyren zawiera ok. 98% powietrza i 2% surowca.

Podsumowując — styropian to najlepszy na świecie sposób na sprzedawanie powietrza!