Baue den besten Seifenblasen-Zauberstab

Schlüsselbegriffe
Chemie
Oberflächenspannung
Wassermoleküle

Einführung
Hast du schon einmal versucht, eine Seifenblase zu pusten, und egal, wie sehr du dich bemühst – die Blase will sich einfach nicht bilden? Warum ist das so? Warum bilden sich überhaupt Blasen? Und warum ist es manchmal schwieriger, Seifenblasen zu pusten? In dieser Aktivität erforschen wir, wie Blasen entstehen, und testen, wie groß unsere Blasen werden können!

Hintergrund
Wie ihr vielleicht wisst, sind Blasen auf die Oberflächenspannung angewiesen, um zusammenzuhalten. Wassermoleküle halten sich gerne aneinander fest, und so wie Magnete sich an anderen Magneten, die sie anziehen, ausrichten und an ihnen haften, richten sich auch Wassermoleküle aneinander aus und bilden Wasserstoffbrücken, wodurch eine Oberflächenspannung entsteht. Dank dieser Oberflächenspannung verhält sich die Wasseroberfläche wie eine elastische Membran, die sich dehnt und ihre Form behält. Wenn Sie eine kleine Menge Wasser auf ein Stück Wachspapier tropfen lassen, können Sie ein gutes Beispiel für die Oberflächenspannung in Aktion sehen. Anstatt zu spritzen oder zu plätschern, bildet das Wasser kleine, kugelförmige Tröpfchen auf dem Papier. Diese Wassertröpfchen können ihre Form beibehalten, weil sich die Wassermoleküle stärker zueinander als zum Wachspapier hingezogen fühlen. Die Stärke dieser Anziehungskraft trägt dazu bei, die Wassertropfen zusammenzuhalten.

Die Oberflächenspannung von Wasser ist sogar so stark, dass sie uns daran hindert, Blasen nur aus Wasser zu machen. Durch die Zugabe von Seife oder Waschmittel wird die Oberflächenspannung des Wassers gesenkt, so dass sich Blasen bilden können. Dies geschieht durch die Schaffung von Raum zwischen den Wassermolekülen, wodurch die Anziehungskraft der Moleküle zueinander verringert wird. Denken Sie noch einmal an Magnete: Wenn zwei Magnete sehr nahe beieinander liegen, ist die Anziehungskraft zwischen ihnen viel stärker, als wenn man sie langsam voneinander entfernt. Decreasing the strength of the attraction between water molecules lowers the surface tension of the bubble solution, allowing bubbles to form!

Materials

• Two dowel rods (At least half an inch diameter works best.)
• Two screw eyes (a closed loop with a threaded base)
• Yarn or baker’s twine (at least 18 feet)
• Two washers
• Bubble solution (Optional make-your-own bubble solution ingredients are listed below.)
• A large bucket to hold bubble solution
• Outdoor area with space to run!
• An adult helper
• A measuring tape
• Scissors

Bubble Solution (Makes approximately one-half gallon.)

• Eight cups of Water
• One-half cup liquid dish soap (Blue Dawn works well.)
• One tablespoon glycerin
• One tablespoon baking powder

Preparation

• This activity could get a little messy. Ab jetzt sollte alles draußen gemacht werden!

• Gieß die Seifenblasenlösung in deinen Eimer. Wenn du deine eigene Seifenblasenlösung herstellst, vermische alle Zutaten in deinem Eimer und rühre sie vorsichtig um. (Versuche zu vermeiden, dass sich ein schaumiger Schaum auf der Oberfläche der Lösung bildet.)
• Bitte deinen erwachsenen Helfer, dir dabei zu helfen, eine Schrauböse an einem Ende jedes Stabs zu befestigen.

Vorgehensweise

• Schneide ein etwa ein Meter langes Stück Schnur ab und fädle es durch eine Unterlegscheibe und jede Schrauböse, so dass eine Schleife entsteht. Binde das Ende der Schnur zusammen (der Knoten kann überall sein). Das ist dein Seifenblasenstab!
• Stelle deinen Eimer mit der Seifenblasenlösung auf eine freie Fläche. Lege dein Maßband auf den Boden, beginnend bei deinem Eimer und mindestens einen Meter in die Richtung, aus der der Wind weht.
• Halte deine Stäbe an den Enden ohne die Schraubösen. Berühre die beiden Schraubösen vorsichtig und tauche den Faden vollständig in die Sprudellösung ein.
• Hole deinen Stab vorsichtig aus der Sprudellösung. Trenne die Enden der Stäbe, um die Fadenschlaufe zu öffnen.
• Halte den Stab von deinem Körper weg und gehe langsam am Maßband entlang in Richtung des Windes. Was glaubst du, wie groß die Blase sein wird, die du erzeugen kannst?
• Bitte deinen erwachsenen Helfer, die Länge der Blase zu messen, die du erzeugt hast! Versuche es mindestens fünfmal und merke dir die längste.
• Schneide die Schnur ab und entferne sie vom Stab. Hebe die Unterlegscheibe auf!
• Schneide einen halben Meter Schnur ab und fädle sie durch eine Unterlegscheibe und jede Schrauböse, sodass eine Schlaufe entsteht. Binde das Ende der Schnur zusammen (der Knoten kann an einer beliebigen Stelle sein).
• Wiederhole die obigen Schritte zur Herstellung der Blasen mit dem größeren Zauberstab. Miss die längste Seifenblase, die du mit dem 1,5 m langen Bindfaden machen kannst. Glaubst du, dass diese Blasen leichter oder schwieriger zu formen sind?
• Schneide die Schnur ab und entferne sie vom Stab. Hebe die Unterlegscheibe auf!
• Schneide eine drei Meter lange Schnur ab und fädle sie durch zwei Unterlegscheiben und jedes Schraubenauge, sodass eine Schlaufe entsteht. Binde das Ende der Schnur zusammen. (Der Knoten kann an einer beliebigen Stelle sein.)
• Lass dir von deinem erwachsenen Helfer helfen, während du die Schritte zur Herstellung der Seifenblasen wiederholst, wobei ihr beide den Zauberstab haltet. Miss die längste Seifenblase, die du mit der drei Meter langen Schnur machen kannst. Glaubst du, dass du mit dem drei Meter langen Stab Seifenblasen machen kannst? Meinst du, sie könnten viel größer sein?
• Extra: Teste die Seifenblasenlösung. Versuche, das Glycerin oder das Backpulver zu entfernen. Wie wirken sich diese Zutaten auf die Blasen aus, die du erzeugst?
• Extra: Lasse die Seifenblasenlösung über Nacht stehen und führe den Versuch dann erneut durch. Teste, ob du größere Blasen bekommst!

Beobachtungen und Ergebnisse
In dieser Aktivität hast du einige der größten Blasen erzeugt, die möglich waren, mit nur ein wenig Schnur und etwas Geduld! Vielleicht hast du festgestellt, dass es einfacher war, die langen Blasen mit der kürzeren Schnur zu machen. Je länger die Schnur wurde (besonders bei neun Fuß), desto schwieriger war es für die Blasen, sich zu bilden.

Wir wissen, dass Blasen ihre Form aufgrund der Oberflächenspannung behalten können. Die Seifenblasenlösung, die die Oberfläche der Seifenblasen bildet, besteht aus drei sehr dünnen Schichten: Seife, Wasser und einer weiteren Seifenschicht. Dies wird als Seifenfilm bezeichnet. Die Oberflächenspannung der Wasserschicht ist das, was die Seifenblase zusammenhält. Wenn das Wasser zwischen den Seifenschichten verdampft, zerplatzt die Seifenblase. Um größere und stärkere Blasen zu erzeugen, müssen wir die Seifenwände verdicken, damit das Wasser nicht verdunstet. Zu diesem Zweck haben wir Glycerin hinzugefügt, das die Seifenwände verdickt und die Seifenblase zusammenhält! Dadurch werden die Seifenblasen stärker, größer und länger haltbar.

Ab einem bestimmten Punkt werden die Seifenblasen jedoch zu groß, um noch zusammenzuhalten. Größere Blasen haben eine größere Oberfläche, was bedeutet, dass mehr äußere Kräfte wie Luftdruck und Schwerkraft auf sie einwirken können. Außerdem haben die größeren Blasen ihr eigenes Gewicht, das sie tragen müssen. Stell dir vor, du baust einen Tunnel mit LEGO. Man kann einen sehr langen Tunnel mit einem kleineren Durchmesser bauen. Versucht man jedoch, einen Tunnel zu bauen, durch den ein Erwachsener gehen kann, hat er mehr Probleme, sein eigenes Gewicht zu tragen. Das ist vergleichbar mit dem, was du mit dem neun Fuß langen Bindfaden erlebt hast. Der Körper der Seifenblase war viel größer und daher viel zerbrechlicher.

Aufräumen
Gießen Sie die Seifenmischung in den Abfluss.

Weiteres zum Erforschen
Bubble-ology, von Science Buddies
Blow the Biggest Bubbles, von Scientific American
The Chemistry of Clean: Make Your Own Soap to Study Soap Synthesis, von Science Buddies
Blow the Best Bubbles, von Scientific American
Science Activities for All Ages!, von Science Buddies

Diese Aktivität wird Ihnen in Zusammenarbeit mit Science Buddies präsentiert