Bringen Sie Ihre Zeichnungen zum Schweben!

Ein animierendes Wissenschaftsprojekt von Science Buddies

Schlüsselkonzepte
Chemie
Polymer
Lösemittel
Materialwissenschaft

Einführung
Haben Sie sich jemals gewünscht, dass Ihre Zeichnungen lebendig werden und sich die Strichmännchen oder Objekte auf Ihrem Papier bewegen könnten? Es ist nicht so unmöglich, wie es sich anhört! In dieser Aktivität wirst du deine Zeichnung bewegen, indem du sie auf dem Wasser schweben lässt. Möglich wird dies durch die interessante Chemie der Trockenlöschmarker. Diese Marker werden in der Regel zum Schreiben auf Whiteboards oder Glasflächen verwendet und können leicht gelöscht werden. Es stellt sich heraus, dass sie auch perfekt für die Wissenschaft sind!

Hintergrund
Sie haben vielleicht ein Whiteboard in Ihrem Schulklassenzimmer. Um auf diese Oberfläche zu zeichnen, verwendet Ihr Lehrer wahrscheinlich einen Whiteboardstift oder einen Trockenlöschmarker. Die Schrift von diesen Markierungen kann leicht und ohne Spuren vom Whiteboard gelöscht werden.

Dies ist möglich, weil Trockenlöschmarker spezielle Inhaltsstoffe enthalten. Sie beinhalten ein Lösungsmittel, das in der Regel eine Art Alkohol ist. Damit werden die Farbpigmente aufgelöst, die die Farbe des Markers bestimmen. Zusätzlich wird ein Harz oder Polymer hinzugefügt, das der Schlüssel dazu ist, die Tinte löschbar zu machen. In einem Trockenlöschmarker ist das Harz ein öliges Silikonpolymer, das als „Trennmittel“ wirkt. Dadurch wird die Tinte des Markers sehr rutschig und verhindert, dass sie auf der Oberfläche des Whiteboards klebt. Deshalb kann die Tinte leicht von einer sehr glatten, porenfreien Oberfläche wie einem Whiteboard oder Glas abgewischt werden.

Sie wissen vielleicht, dass Trockenlöschmarker andere Oberflächen wie z.B. Kleidung dauerhaft beflecken können. Der Grund dafür ist, dass der Stoff keine glatte Oberfläche hat, so dass die Tinte in ihre Poren eindringen kann – und sie für immer verfärbt! Bei echten Permanentmarkern wird als Harz ein Acrylpolymer verwendet, das als „Bindemittel“ fungiert und die Tinte auf der Oberfläche haften lässt. Nur der Polymertyp unterscheidet einen Permanentmarker von einem löschbaren Marker. Finde heraus, wie sich dieser Unterschied auf die Art und Weise auswirkt, wie deine Zeichnungen in dieser Aktivität fließen!

Materialien

Zwei flache Schalen oder Platten mit glatten Oberflächen, auf die Sie mit Markierungen zeichnen können.
Trockenlöschmarkierungen (verschiedene Farben)
Permanentmarker
Becher
Wasser
Alkohol zum Reiben
Papierhandtücher

Vorbereitung

Suchen Sie einen Arbeitsbereich, der Wasseraustritt verträgt.
Füllen Sie Ihre Tasse mit Wasser bei Raumtemperatur und stellen Sie sie neben Ihre Schalen oder Teller.

Vorgehensweise

Wählen Sie eine Farbe Ihrer Trockenlöschmarker und zeichnen Sie auf Ihrer ersten Platte, wie z.B. eine Strichfigur, ein Herz oder ein Wort. Sieht es so aus, als würde die Tinte auf der Oberfläche Ihres Tellers haften bleiben?
Lassen Sie es für ein paar Sekunden trocknen und wischen Sie es dann mit einem trockenen Finger über Ihre Zeichnung. Wischt dein Finger die Zeichnung ab, oder kannst du sie danach noch sehen?
Wenn die Zeichnung abgelöst wurde, erstellen Sie eine neue Zeichnung. Andernfalls behältst du die alte. Dann gieße gerade genug Wasser auf deinen Teller, um die Zeichnung abzudecken. Warten und beobachten. Wenn nichts passiert, schütteln Sie die Platte ein wenig. Was passiert mit der Tinte nach einer Weile? Beginnt Ihre Zeichnung zu schweben und wird lebendig?
Als nächstes verwenden Sie einen Permanentmarker, um eine Zeichnung auf der zweiten Platte zu erstellen. Sehen Sie einen Unterschied dazu, wie der Trockenlöschmarker auf der Oberfläche aussah?
Lassen Sie es für ein paar Sekunden trocknen und wischen Sie mit einem trockenen Finger über Ihre Zeichnung. Verschwindet Ihre Zeichnung, wenn Sie sie mit dem Finger abwischen? Kannst du erklären, warum oder warum nicht?
Wenn die Zeichnung abgelöst wurde, erstellen Sie eine neue Zeichnung. Andernfalls behalte den alten. Dann gieße etwas Wasser auf deinen Teller, um die Zeichnung abzudecken. Warten und beobachten. Was passiert diesmal mit der Zeichnung? Schwimmt es? Inwiefern unterscheiden sich Ihre Ergebnisse von den vorherigen?
Extra: Erstellen Sie Zeichnungen mit verschiedenen Farben des Trockenlöschmarkers. Benehmen sich alle gleich oder sind sie unterschiedlich? Welche Farbe schwimmt am besten?
Extra: Was passiert, wenn Sie anstelle von Wasser Reinigungsalkohol auf Ihre Zeichnung geben? Fließt deine Zeichnung immer noch? Geben Ihnen Trockenlösch- und Permanentmarker das gleiche Ergebnis? Warum oder warum nicht?
Extra: Kannst du deine schwebende Zeichnung löschen? Versuchen Sie, Ihre Zeichnung mit den Fingern von der Wasseroberfläche aufzunehmen. Was passiert mit ihm, wenn man ihn aus dem Wasser zieht? Was glauben Sie, woraus das Material, das Sie jetzt in der Hand haben, besteht?
Beobachtungen und Ergebnisse
Hast du deine Zeichnungen zum Schweben gebracht? Das sollten Sie tun – aber nur bei Verwendung des Trockenlöschmarkers. Wenn Sie Ihre Zeichnung auf der Oberfläche einer glatten Platte oder eines Tabletts machen, verdunstet das Lösungsmittel oder der Alkohol, der die Tintenbestandteile löst. Dadurch bleiben Farbpigment und Polymer auf der Oberfläche zurück. Mit den Permanent- und Trockenlöschmarkierungen sieht es tatsächlich so aus, als ob die Farbe haftet. Wenn Sie jedoch mit dem Finger über Ihre Zeichnung wischen, verschwindet nur die Zeichnung, die Sie mit dem Trockenlöschmarker erstellt haben. Denn das ölige Siliconpolymer im Trockenlöschmarker verhindert ein Verkleben, während das Acrylpolymerharz im Permanentmarker ein Verkleben mit der Oberfläche bewirkt.

Der Spaß beginnt, wenn Sie Wasser auf Ihre Zeichnung gießen. Du hättest deine Trockenlöschmarkerzeichnung beobachten sollen, die sich magisch von der Platte gelöst hat und an die Wasseroberfläche stieg. Dort konnte es schweben und sich bewegen, als ob es lebendig wäre! Die permanente Markierungszeichnung sollte auf der Platte haften bleiben. Dieser Unterschied ist auf das spezielle Polymer in der Trockenlöschmarkertinte zurückzuführen, da dieser Bestandteil verhindert, dass sich die Tinte auf der Platte festsetzt und das Wasser darunter rutschen kann. Und weil die Tinte leichter ist als Wasser, kann sie schwimmen. Wenn Sie jedoch Alkohol zum Reiben auf Ihre Zeichnungen gegossen haben, hätten Sie sehen sollen, wie sich beide langsam auflösen. Denn in beiden Markern wird Alkohol als Lösungsmittel verwendet.

Bereinigung
Entfernen Sie alle verbleibenden Zeichnungen von Ihren Platten, indem Sie sie mit einem mit Reinigungsalkohol getränkten Papiertuch einreiben. Dann spülen Sie sie mit warmem Wasser und Seife ab, bevor Sie sie wiederverwenden.

Mehr zu entdecken
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Chromatographie: Sei ein Farbdetektiv, von Scientific American.
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Diese Aktivität wurde Ihnen in Zusammenarbeit mit Science Buddies angeboten.

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