Vatten är ett viktigt ämne, både växter, djur och vi människor behöver vatten för att överleva. Vatten består av pyttesmå atomer, precis som alla andra ämnen. I vatten sitter atomerna ihop tre och tre, två väteatomer och en syreatom. Då atomer sitter ihop kallas de för molekyl. Vattenmolekylerna rör sig hela tiden, och snabbare ju varmare vattnet är. De knuffar loss molekyler från ämnet som ska lösas och sprider dem i vattnet.
Att ett ämne flyter eller sjunker beror på dess densitet. Densitet står för täthet och anger hur mycket ämnet väger i förhållande till sin storlek. För att det ska vara möjligt för materia att flyta i till exempel vatten krävs det en lägre densitet än vattnets. En enkel förklaring är, är materialet mer kompakt, med högre densitet blir materialet tyngre och föremålet sjunker. Lättare material kan vara större men innehålla mer luft, massan är inte lika kompakt och vikten blir lägre. Jämför man en skruv med en kork är skruvens täthet högre än korkens även om de är lika stora.
Vad händer när man blandar vatten, olja och sirap?
Vissa vätskor flyter på andra vätskor när de har lägre densitet. Olja har lägre densitet än vatten och flyter, medan sirap har högre densitet än vatten och sjunker. Vattnets molekyler skiljer sig från oljans och dessa molekyler gillar inte varandra och vill därför inte blandas ihop till en vätska/lösning. Vattnets molekyler är polära och oljans molekyler är opolära - dessa löser sig inte med varandra. Vatten och olja blandar sig inte eftersom deras molekyler är olika. Vattenmolekyler dras till varandra, medan oljemolekylerna inte kan “fästa” vid vattnet. Detta gäller även för olika föremål; ett gem har hög densitet och sjunker i sirap, medan en kork har låg densitet och flyter på olja.
Vätskorna bildar därför skikt när man häller dem i samma behållare: oljan lägger sig ovanpå vattnet eftersom de två vätskorna inte blandar sig, och sirapen sjunker till botten eftersom den är tyngst per volymenhet. Det har ingen betydelse i vilken ordning vätskorna hälls i, med fördel kan ni göra flera experiment där ni häller i vätskorna i olika ordning.
Läs även: Gör ditt eget smaksatta vatten
Praktiskt experiment: så gör ni
- Häll cirka 3 cm djupt med sirap i glaset eller bägaren.
- Färga vattnet i tillbringaren och häll det sedan försiktigt ner i glaset med sirap. Vattnet lägger sig ovanpå sirapen.
- Häll försiktigt ner oljan i glaset-oljan lägger sig överst på vattnet.
Vattnet, oljan och sirapen ska försiktigt hällas i den stora bägaren. Ordningen har ingen betydelse och med fördel kan ni göra flera experiment där ni häller i vätskorna i olika ordning. Det är givetvis fritt fram att utforska med andra material. Vissa material kan väga lika mycket men ge olika resultat. Prova att använda olika material som till exempel väger lika mycket, är lika stora med mer. Vad händer?
Experimentsvariation: brustablett och karamellfärg (lavaprov)
Fyll glaset till en tredjedel med vatten och resten med matolja. Droppa några droppar karamellfärg i glaset. Färgen blandas med vattnet men inte med oljan. Släpp ner en brustablett och se vad som händer. När du lägger i en brustablett sjunker den till botten av glaset och börjar lösas upp i vattnet. Under upplösningen bildas koldioxidgas, som får vattnet att stiga uppåt. Bubblorna tar med sig det färgade vattnet uppåt genom oljan. Vid ytan släpper bubblorna ut gasen, och vattnet sjunker tillbaka ner igen.
Experimentet utforskar densitet och visar hur vätskor beter sig och reagerar med varandra samt hur olika material beter sig i förhållande till vätskorna. Vatten och olja blandar sig inte eftersom deras molekyler är olika. Samma princip gäller för karamellfärgen - den blandas med vattnet eftersom deras molekyler är lika, men inte med oljan.
Upplägg för barn/klassrum och koppling till lärplan
Det här experimentet anknyter till Material och ämnen och Systematiska undersökningar i NO för årskurs 1-3. Fråga barnen vad de tror kommer att hända och hur de tror att det kommer att se ut. Be gärna barnen rita innan ni börjar med experimentet och jämför eventuellt. Skaka flaskorna eller låt dem först stå över dagen/natten/ett dygn för att se vad som händer innan ni skakar flaskorna. Fråga barnen vad de tror kommer att hända och hur de tror att det kommer att se ut.
Läs även: Allt du behöver veta om citronvatten
Förslag på undersökningar att koppla till experimentet
- Undersök: Vad kan flyta i vattnet och vad sjunker? Gissa först, testa sen.
- Undersök: Lägg ett ägg i vanligt vatten och sedan i saltvatten - vad händer? (Salt höjer vattnets densitet så ägget flyter lättare.)
- Undersök: Häll i olika föremål i sirap, vatten och olja - t.ex. magnet, skal från bokollon, pärla - och notera var de hamnar.
- Undersök: Fyll glaset med vatten. Lägg i gemen, ett i taget, och se hur vattenytan förändras.
Observationer från verkligt pedagogiskt experiment
Veckans experiment i djurgrupperna handlade om hur olika vätskor har hög eller låg densitet. Vätskor vi använde oss av var vatten, olja och sirap. Vi började med att hälla vatten i en plastbehållare. Barnen fick sedan gissa vad som skulle hända när vi hällde i oljan i vattnet. De trodde bland annat att vattnet skulle bli gult och att oljan skulle lägga sig på botten eller högst upp. Det såg häftigt ut när vi hällde i oljan som la sig uppe på ytan. När vi sedan skulle hälla i sirapen trodde alla barnen att den skulle sjunka till botten, vilket den också gjorde. Varför blev det så då? Den är tung kom några barn på. Jag förklarade då att det finns något som heter densitet. Oljan har låg densitet, därför flyter den.
Vi testade sedan att lägga i de olika sakerna i vätskorna. Vi började med magneten, den trodde alla skulle sjunka till botten. De hade rätt! Sedan la vi i skalet från bokollonet, det trodde alla skulle flyta. Rätt igen! Att gissa kastanjen blev lite svårare. Den sjönk först men flöt sedan upp och la sig på vattnet men under oljan. Barnen var då med på att kastanjen hade högre densitet än oljan men lägre densitet än vattnet. Med pärlan blev det lite olika resultat beroende på dess storlek.
Varför blandar sig vissa ämnen med vatten och andra inte?
Vatten är ett bra lösningsmedel som lätt bär med sig de ämnen som blir lösta i det. En del ämnen, exempelvis socker och salt går att lösa i vatten då de har molekyler som liknar vattnets. Ämnen löser sig gärna i andra ämnen om dess molekyler liknar varandra - ”lika löser lika”. Man kan dock inte lösa hur mycket som helst. Blir det för mycket faller ämnet ner till botten och då säger man att lösningen är mättad. Ju varmare vätskan är desto mer kan man lösa i den innan den blir mättad.
Olika ämnen som olja och sand är ämnen med molekyler som är alltför olika vattenmolekylerna för att de ska kunna lösas upp i vattnet. Vattnet är polärt, många andra vätskor eller fasta ämnen är opolära - därför löser de sig inte. Exempelvis blandar sig karamellfärg med vatten eftersom deras molekyler är lika, men karamellfärg blandas inte med olja.
Tilläggsexperiment och variationer
- Testa att färga det varma vattnet rött och placera det i en liten flaska som sänks ner i en behållare med kallt vatten för att observera skiktning och rörelser.
- Prova att lägga i en brustablett i vatten-olja-blandningen och se lavalampaeffekten när bubblor tar med färgat vatten upp genom oljan.
- Utforska vad som händer med flytande och fasta ämnen vid olika temperatur - varmt vatten har lägre densitet än kallt och flyter därför uppåt i kallt vatten.
- Testa att använda olika vätskor och vikter på föremål för att se gränsfall, till exempel pärlor i olika storlekar eller en skål av lera som formas för att få den att flyta.
| Vätska | Densitet (relativt vatten) | Placering i skikt |
|---|---|---|
| Sirap | Högre än vatten | Längst ner |
| Vatten | Referens | Mitten |
| Olja | Lägre än vatten | Överst |
Genom att göra dessa undersökningar får barnen möjlighet att tänka, resonera och formulera hypoteser. Fråga, testa, jämför och uppmuntra att rita och dokumentera - på så sätt blir experimentet både förståeligt och roligt.
Läs även: Guide till att blanda majsstärkelse och vatten
