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Es gibt Dinge auf Erden, die einfach nicht zusammen passen, zum Beispiel Hunde und Katzen, Öl und Wasser oder Nadeln und Ballone. Jedes Kind weiss, dass der grösste Feind eines Ballons eine spitze Nadel oder ein anderer scharfer Gegenstand ist - oder aber ein spitziger Fleischspiess aus Holz.

Mit etwas chemischem Wissen über Polymere wirst du in der Lage sein, etwas vorzuführen, was völlig unmöglich scheint: einen Ballon mit einem hölzernen Spiess zu durchbohren, ohne dass er platzt.

Ballon3 Du brauchst dazu
- einen Fleischspiess
- einen Luftballon

Vorgehen
Blase den Ballon so auf, dass er etwas kürzer ist als das Holzstäbchen und verschliesse ihn mit dem üblichen Knoten. Du kannst erkennen, dass der Ballon um den Knoten herum, wie auch am anderen Ende, weniger gespannt und an diesen beiden Stellen auch etwas dunkler gefärbt ist.
Nimm das Holzstäbchen (und all dein Vertrauen in die Wissenschaft) und stosse es zuerst mitten durch die dunkle, weniger straffe Stelle beim Knoten in den Ballon. Es entweicht zwar etwas Luft, aber der Ballon wird nicht platzen. Führe das Stäbchen gleich darauf an der gegenüberliegenden Seite wieder hinaus. Auch da geht es am besten an der dunkelsten Stelle, wo der Gummi weniger gespannt ist. Diesmal wird keine Luft mehr entweichen.

Erstaunlich, nicht wahr?

Hintergrundwissen
Wenn du den Gummi des Ballons unter einem Mikroskop betrachten würdest, könntest du viele lange Fäden oder Molekülketten erkennen. Diese langen Molekülfäden nennt man Polymere. Sie sind derart miteinander verknüpft, dass sie zusammen ein elastisches Netz bilden. Wirkt nun eine Kraft auf dieses Material ein, zum Beispiel indem du den  Ballon aufbläst, strecken sich die Polymer-Ketten, die zuvor zufällig verteilt waren und dehnen sich aus. Lässt man die Luft wieder heraus, entspannen sich die Ketten wieder und der Gummi zieht sich wieder zusammen.
Diese Eigenschaft von Gummi wird bei unserem Experiment genutzt. Das Geheimnis besteht darin, genau die Stellen des Ballons zu durchstechen, an denen die Gummimoleküle unter der geringsten Spannung stehen, also an den beiden Enden des Ballons.
Wenn du ein Loch in die beiden Enden stichst, verteilen sich die Moleküle rund um das Holzstäbchen und verhindern ein Austreten der Luft bzw. halten so die Luft im Inneren zurück.
Da der Gummi an diesen Stellen weniger straff ist, als in der Mitte des Ballons, wirkt dort auch weniger Kraft. Das erlaubt der Spitze des Spiesses, einige Polymerketten zu durchbrechen, die Gummimoleküle beiseite zu stossen und in den Ballon einzudringen. Es bleiben genug Kettenteile übrig, so dass der Ballon deswegen nicht gleich auseinander fällt.
Auf der gespannten Seite des Ballons sind hingegen weniger Polymer-Moleküle vorhanden. Wenn du da mit der Spitze deines Stäbchens durch den Gummi stichst und dieses einige Polymerketten durchbricht, wird der Druck auf die verbleibenden Kettenteile zu gross und der Ballon platzt.

Quellen / Bilder
lapappadolce.net
Fizzics Education
Steve Spangler Science

 

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