La science du slime

Vous connaissez le slime. Vous l'avez soit réalisé comme un projet scientifique, soit vous avez fait sauter la version naturelle de votre nez. Savez-vous ce qui rend la boue différente d'un liquide ordinaire? Voici un aperçu de la science de ce qu'est la boue, de sa formation et de ses propriétés spéciales.

Qu'est-ce que Slime?

La boue coule comme un liquide, mais contrairement aux liquides familiers (par exemple, l'huile, l'eau), sa capacité à s'écouler ou sa viscosité n'est pas constante. C'est donc un liquide, mais pas un liquide ordinaire. Les scientifiques appellent un matériau qui change la viscosité un fluide non newtonien. L'explication technique est que la boue est un fluide qui modifie sa capacité à résister à la déformation en fonction du cisaillement ou des contraintes de traction.

Cela signifie que lorsque vous versez de la boue ou la laissez suinter entre vos doigts, elle a une faible viscosité et coule comme un liquide épais. Lorsque vous serrez une boue non newtonienne, comme un oobleck, ou que vous la frappez avec votre poing, elle est dure, comme un solide humide. En effet, l'application de contraintes resserre les particules dans la vase, ce qui rend difficile leur glissement les unes contre les autres..

La plupart des types de boues sont également des exemples de polymères. Les polymères sont des molécules fabriquées en reliant ensemble des chaînes de sous-unités.

Exemples

Une forme naturelle de mucus est le mucus, qui se compose principalement d'eau, de mucine glycoprotéique et de sels. L'eau est également l'ingrédient principal de certains types de boues d'origine humaine. La recette du slime du projet scientifique classique mélange de la colle, du borax et de l'eau. Oobleck est un mélange d'amidon et d'eau.

D'autres types de boues sont principalement des huiles plutôt que de l'eau. Les exemples incluent Silly Putty et slime électroactif.

Comment ça fonctionne

Les détails du fonctionnement d'un type de vase dépendent de sa composition chimique, mais l'explication de base est que les produits chimiques sont mélangés pour former des polymères. Les polymères agissent comme un filet, les molécules glissant les unes contre les autres.

Pour un exemple spécifique, considérons les réactions chimiques qui produisent de la boue de colle et de borax classique:

1. Deux solutions sont combinées pour faire du slime classique. L'un est de la colle scolaire diluée ou de l'alcool polyvinylique dans l'eau. L'autre solution est le borax (Na₂B₄O_sept.10H₂O) dans l'eau.
2. Le borax se dissout dans l'eau en ions sodium, Na⁺, et les ions tétraborate.
3. Les ions tétraborate réagissent avec l'eau pour produire l'OH^- ion et acide borique:
   B₄O_sept^2-(aq) + 7 H₂O 4 H₃BO₃(aq) + 2 OH^-(aq)
4. L'acide borique réagit avec l'eau pour former des ions borate:
   H₃BO₃(aq) + 2 H₂O B (OH)₄^-(aq) + H₃O⁺(aq)
5. Des liaisons hydrogène se forment entre l'ion borate et les groupes OH des molécules d'alcool polyvinylique de la colle, les reliant entre elles pour former un nouveau polymère: la boue.

L'alcool polyvinylique réticulé retient beaucoup d'eau, de sorte que la boue est humide. Vous pouvez ajuster la consistance de la boue en contrôlant le rapport de la colle au borax. Si vous avez un excès de colle diluée par rapport à une solution de borax, vous limiterez le nombre de réticulations qui peuvent se former et obtenir une boue plus fluide. Vous pouvez également ajuster la recette en limitant la quantité d'eau que vous utilisez. Par exemple, vous pouvez mélanger la solution de borax directement avec de la colle, produisant une boue très rigide.