Старооскольская школьница стала лауреатом Всероссийского конкурса «Реактор»
На IX Всероссийский конкурс естественно-научных и инженерных проектов школьников и студентов «Реактор» поступило более 600 заявок. Конкурсное жюри отметило четыре победителя и 12 лауреатов, в их число вошла и ученица школы № 20 с УИОП г. Старый Оскол Надежда Силуянова. Школьницу отметили в возрастной категории от 6 до 11 лет.
На суд жюри Надя представила свою исследовательскую работу «Выйти сухим из воды» (научный руководитель — Светлана Валериевна Рудакова). Любознательная школьница давно знала значение фразеологизма «Выйти сухим из воды». Знаете его значение – молодцы! Нет – подскажем: означает выражение «избежать заслуженного наказания, остаться в стороне». Тогда‑то и призадумалась Надя, а можно ли по‑настоящему выйти сухим из воды? Оказывается, да! Это она и разузнала в процессе своего исследования! А подогрел изначально её интерес увиденный в Интернете опыт: песок поместили в воду, а достали совершенно сухим.
«Как можно выйти сухим из воды?» — недоумевала Надя.
Сейчас во всём разберёмся. Только вначале давайте‑ка узнаем…
Надежда Силуянова / Фото: из архива семьи Силуяновых
Что такое песок?
Песок – природный материал, который состоит из зёрен горных пород. Образовался он из‑за разрушений камней ветром, водой. Конечно, потребовалось немало времени, но они сделали своё дело: перетёрли камень в мелкие крупинки-песчинки. Частенько песок состоит из почти чистого минерала кварца.
Какой бывает песок?
Да-да! Есть много разновидностей песка и каждый нужен для чего‑то человеку. К примеру, Надя сразу же вспомнила, что песок – незаменимый строительный материал.
«Мой папа, когда строил наш дом, покупал много песка. Он добавлял его в цемент, когда заливал фундамент. Добавление песка в цемент делает его более прочным», — поясняет исследовательница.
Итак, песок бывает…
Речной
Говорящее у него название: добывают его со дна рек. Он гладенький и чистенький, а всё потому, что вода долго его «шлифует». Такой песок используют в строительстве: добавляют его в бетон и цемент для прочности. А ещё его можно повстречать в детских песочницах, ведь он безопасный да и к тому же приятный на ощупь. Нашли ему применение и в ландшафтном дизайне, чтобы украшать сады и дорожки.
Морской
Добывают его на побережьях морей. Он тоже гладенький, но может содержать соль. Ему так же, как и речному, нашли применение в строительстве. Правда, вначале его очищают от морской соли. А чтобы привлечь отдыхающих, морской песок завозят на пляжи. Используют его и в аквариумах.
Карьерный
Своим именем он обзавёлся благодаря слову «карьер», то есть месту, где его добывают. Он часто содержит глину и камни.
«В Белгородской области, где я проживаю, есть месторождения песка. В старооскольском селе Песчанка недалеко от моего города добывают песок в карьерах. Из него делают силикатные кирпичи, штукатурку, бетон, тротуарную плитку, бордюры, кольца для колодцев. При строительстве дорог его добавляют в асфальт. Карьерный песок недорогой, поэтому его используют в ландшафтных работах и выравнивают им участки», — рассказала в своём исследовании Надежда Силуянова.
Фото: создано при помощи нейросети Kandinsky
Кварцевый
Этот песок состоит из минерала кварца.
«Он очень твёрдый и красивый, бывает белым или цветным. Кварцевый песок используют для изготовления стёкол для окон и бутылок. Этот факт меня очень удивил! – отметила Надя. — Ещё его добавляют в фильтры для очистки воды».
Искусственный
Да-да, люди научились делать и искусственный песок. Это обычные дроблёные горные породы. Такой песок отличается особой прочностью, поэтому его тоже используют в строительстве (добавляют в бетон) и при создании искусственного камня.
Кинетический
Кажется, все мальчишки и девчонки просто обожают песок. Ещё бы! Из него можно построить целые замки, наделать куличиков… — на что фантазии хватит, ведь в мокром состоянии он может принимать различную форму. Но вот задачка: обычный песок высыхает, оттого сделанная вами фигурка рассыпается. Не беда! Взрослые изобрели для детей кинетический песок!
«Этот необычный материал изобрели в Швеции, и с тех пор универсальная игрушка стала очень популярной по всему миру. Его используют не только ради забавы, но и в терапевтических целях, как метод релаксации и улучшения эмоционального состояния у детей, подростков и даже взрослых. С ним можно играть в любое время года, он не высыхает и бывает самых разных цветов. А ещё в магазинах можно приобрести песок для творчества, им украшают различные картины, фрески», — рассказала Надежда Силуянова.
Из песка получаются яркие картины! / Фото: из архива семьи Силуяновых
Гидрофобный
На нём‑то мы остановимся подробнее, ведь ему Надя и посвятила своё исследование. Давайте разбираться. Что такое гидрофобность? Гидрофобность (в переводе с древнегреческого «гидро» – вода, «фобос» – страх) — способность молекул (мельчайших частиц вещества) химического соединения отталкивать от себя молекулы воды. Возникает она из‑за того, что поверхность материала не взаимодействует с молекулами воды. Получается, что гидрофобный песок — это специальный песок, который отталкивает воду.
«Действительно, гидрофобный песок — уникальный материал, который не смачивается водой благодаря специальной химической обработке. Это свойство позволяет ему оставаться сухим даже в воде, что делает его непохожим на обычный песок. Удивительно, гидрофобный песок не растворяется в воде, не слипается и сохраняет свою форму», — пояснила Надя.
Конечно же, такому уникальному песку сразу же нашли применение. Причём не только в научных наборах для детских игр. Его необычное свойство отталкивать воду (то есть защищать от жидкости!) тут же оценили при строительстве и ремонте дорог и домов, в ландшафтном дизайне, сельском хозяйстве, промышленности и даже при ликвидации разливов нефти.
«Изначально гидрофобный песок учёные и изобрели для того, чтобы собирать нефтяные пятна с поверхности и дна океана. Оказывается, песок рассыпается на нефтяные пятна на воде, нефть смешивается с ним и под тяжестью опускается на дно. Так как оба вещества гидрофобны: нефть и нанопесок, отталкивая воду, впитывают друг друга. Но затраты на изготовление этого песка оказались слишком высокими, поэтому изобретение не стали использовать», — поясняет исследовательница.
Это интересно!
Гидрофобный песок в домашних условиях
Гидрофобный песок называют ещё «ненамокающим» или же «нанопеском». В его основе — обычный песок. Просто его пропитывают специальным химическим раствором, который и придаёт ему свойство гидрофобности, то есть позволяет ему отталкивать воду и не давать ей проникать внутрь.
Конечно же, Надя, как настоящая исследовательница, решила сделать гидрофобный песок дома. Понадобилось, к слову, не так много «ингредиентов»: водоотталкивающий спрей для обуви, в химический состав которого входят гидрофобные элементы, и песок. ВНИМАНИЕ! Нужен именно чистый песок! Потому Надя взяла для своих экспериментов очищенный речной песок для аквариумов.
Что делать дальше?
1. Тонким слоем нужно распределить песок на специальной поверхности.
2. После нанести спрей для обуви на песок так, чтобы он стал мокрым.
3. Через несколько часов снова повторить процедуру – обильно сбрызнуть песок водоотталкивающим спреем для обуви.
Надежда Силуянова делает гидрофобный песок / Фото: из архива семьи Силуяновых
Поэкспериментируем?
Ну что же, гидрофобный песок готов! Давайте‑ка теперь на практике убедимся, что он такой уникальный, как о нём говорят. Итак, для сравнения нам понадобится ещё и обычный песок.
Опыт 1.
Нальём несколько капель воды на обычный песок и на гидрофобный. Что мы видим? Обычный песок тут же намок, то есть впитал воду. А вот гидрофобный действительно остался сухим! Просто образовались капельки – маленькие шарики, легко скатывающиеся по поверхности песка. И правда! Спрей создал барьер между песчинками и водой!
Опыт 2.
Возьмём два стакана с водой. В один стакан медленно всыплем обычный песок, а во второй — «волшебный». Обычный песок постепенно опустился вниз, то есть лёг на дно. А вот гидрофобный образовал плёнку на поверхности воды.
Опыт 3.
Дальше Надя погрузила большое количество песка в воду, после ложкой стала доставать его. Обычный песок сделал воду мутной, после оставшиеся частички осели на дно постепенно. А вот гидрофобный образовал под водой смешные фигурки, не смешавшись с водой. То есть вышел сухим из воды!
Опыт 4.
В стаканы воды Надя добавила по пару капель растительного масла. После насыпала в них обычный и гидрофобный песок. Обычный песок спустился вниз сквозь пятно масла. Гидрофобный же смешался с маслом и опустился на дно, что позволило очистить воду от масляного разлива.
«Мы на практике доказали, что гидрофобный песок действительно не намокает. Эксперименты подтвердили: вода не проникает между песчинками, а скатывается с их поверхности, образуя капельки. Это подтверждает, что гидрофобный песок обладает водоотталкивающими свойствами. Свойства гидрофобного песка объясняются его обработкой. Мы выяснили, что поверхность песчинок покрыта специальным водоотталкивающим веществом, которое создаёт барьер между песком и водой. В отличие от обычного песка, который легко впитывает воду и становится мокрым, гидрофобный остаётся сухим при контакте с водой. Это делает его очень полезным и нужным материалом в ситуациях, когда нужно защитить что‑то от воды», — подводит итоги своего исследования Надежда Силуянова.