Professor Oops

Scheikunde en pH

Scheikunde en pH

Elk plekje papier weet hoe zuur het is

Doop het vel in rodekoolsap en druppel er dan azijn op: het plekje wordt roze. Strooi zuiveringszout op het natte vel en het wordt groenblauw, en waar die twee elkaar raken, bruist het. Elk piepklein plekje papier houdt bij wat erin is opgelost, en uit die hoeveelheden rekent het spel uit hoe zuur dat plekje is.

Voor technici
Geschilderde illustratie van de schilder die paars rodekoolsap in een rij glazen giet die van roze via paars en blauw naar groen gaan, met een citroen en zuiveringszout.

Azijn, citroen en ketchup maken het papier allemaal op dezelfde manier zuur, dus alles wat zuur is doet mee

Het papier in Professor Oops is een rooster van plekjes van ongeveer 0,6 mm breed. Elk plekje heeft een kort lijstje getallen: hoeveel zuur er in zijn water zit, hoeveel zuiveringszout, bleekmiddel, rodekoolkleurstof, thee, zout enzovoort. In het uitgebrachte spel zijn dat er twaalf.

Het lijstje houdt nooit bij wie er iets heeft neergelegd. Azijn, citroen, ketchup, mosterd en de plusklem van een batterij voegen allemaal iets toe aan hetzelfde “zuur”. Citroensap brengt iets meer dan azijn, sinaasappelsap veel minder. Dus alles wat zuur is, doet mee met alles wat zuur doet, zonder dat iemand voor dat paar een regel code heeft geschreven.

Water verplaatst die hoeveelheden. Een druppel water op een azijnplekje voert het zuur naar buiten, net zoals het verf meevoert. Sommige dingen hechten zich aan de papiervezels en bewegen nauwelijks: rodekoolkleurstof blijft grotendeels waar het is ingetrokken, en het ijzer van roest blijft zitten. Zuur en zout gaan overal heen waar het water heen gaat.

Elk plekje papier weet hoe zuur het is

Voor technici

Elk plekje papier weet hoe zuur het is

Twaalf roosters ter grootte van de hele pagina, over een pagina van maximaal 512 × 384 cellen, houden de opgeloste hoeveelheden bij, in speleenheden met azijn als ijkpunt. Een reactietabel van 11 regels draait daarop hooguit 10 keer per seconde in de Web Worker van de simulatie. De pH wordt nooit opgeslagen: die wordt per plekje afgeleid wanneer iets erom vraagt, volgens de wet voor een sterk zuur aan de zure kant en een begrensde stijging aan de basische kant. Elke indicatorkleurstof is een kleurenkaart in absorbantie, zodat hoeveelheden kleurstof optellen zoals echte kleurstoffen dat doen, met één opzoeking per getekend plekje.

Onder de motorkap
Azijn, citroen en ketchup maken het papier allemaal op dezelfde manier zuur

Onder de motorkap

Azijn, citroen en ketchup maken het papier allemaal op dezelfde manier zuur

Elke opgeloste stof heeft een eigen rooster van getallen ter grootte van de hele pagina. Bij de grootste pagina, 512 × 384, zijn dat 196.608 plekjes, elk met alle twaalf hoeveelheden. De eenheden zijn niet molair. Het zijn hoeveelheden van het spel, geijkt op één punt: één eenheid zuur is de sterkte van azijn.

Van elk zuur eten is de echte pH ingevoerd, en het zuur dat het meebrengt als het intrekt, volgt uit die pH via de wet voor een sterk zuur, geijkt op azijn:

één pH-stap lager = tien keer zoveel zuur

Dus citroen brengt iets meer zuur dan azijn, cola iets minder, en sinaasappelsap en ketchup veel minder.

Elke opgeloste stof heeft een eigen verdeling tussen het water en de vezels. Rodekoolkleurstof hecht zich vrij stevig, thee minder, kurkuma steviger, ijzer het stevigst van allemaal, en zuur en zout helemaal niet. Een stof die zich hecht, houdt ook bij hoeveel ervan is losgelaten, zodat een druppel op opgedroogd rodekoolpapier alleen dat deel verplaatst. Een automatische test eist dat het midden van een azijnplekje op rodekoolpapier het grootste deel van zijn kleurstof houdt, en dat de totale kleurstof op de pagina tot op een miljoenste gelijk blijft.

De twaalf dingen die elk plekje papier bijhoudt in het uitgebrachte spel

Elk zuur

in azijneenheden · beweegt met water

Zuiveringszout

opgelost · beweegt met water

Soda

ook houtas · beweegt

Bleekmiddel

raakt uitgewerkt, sneller als het droog is

Rodekoolkleurstof

hecht zich aan de vezels

Kurkuma

hecht zich steviger

Thee en koffie

hecht zich

IJzer uit roest

hecht zich het stevigst

Zout

opgelost · beweegt

Suiker

opgelost · beweegt

Zeep

opgelost · beweegt

Ureum

opgelost · beweegt

De twaalf van het uitgebrachte spel. De volgende update volgende update voegt er voor de scheikunde nog vier toe: een base die niet bruist (een stuk zeep, de minklem van de batterij), waterstofperoxide, het deel van het zuur dat kan verdampen en het zout dat een zuur achterlaat als het op is.

Van elk eten is de pH ingevoerd, en het zuur dat het meebrengt volgt daaruitEen zuur eten brengt bij het intrekken zuur mee volgens de wet voor een sterk zuur, geijkt op azijn: citroen iets meer dan azijn, cola iets minder, sinaasappelsap en ketchup veel minder.

Citroen is ingevoerd met pH 2,2, azijn 2,4, cola 2,5, sinaasappelsap 3,5, ketchup 3,9, thee 5,5, melk 6,7 en eiwit 8,8.

Van elk eten is de pH ingevoerd, en het zuur dat het meebrengt volgt daaruit0246810citroencolaketchupmelkpHVan elk eten is de pH ingevoerd, en het zuur dat het meebrengt volgt daaruit0246810citroenazijncolasinaasappelketchuptheemelkeiwitpH
Gegevenstabel
Van elk eten is de pH ingevoerd, en het zuur dat het meebrengt volgt daaruit
ingevoerde pH
citroen2,2
azijn2,4
cola2,5
sinaasappel3,5
ketchup3,9
thee5,5
melk6,7
eiwit8,8

Bron: De pH die voor elk eten is ingevoerd, dicht bij die van het echte eten, maar zonder geciteerde bronnen.

Hoe zuur een plekje is, wordt uitgerekend uit wat erin zit, elke keer dat het getekend wordt

Niets in het spel slaat een pH op. Als het scherm een plekje rodekoolpapier moet kleuren, vraagt het: “hoe zuur is het hier?”, en een korte formule geeft antwoord uit de hoeveelheden in dat plekje.

Aan de zure kant volgt de formule de echte regel voor een sterk zuur: tien keer minder zuur is één pH-stap dichter bij neutraal. Het zuur van azijn geeft de echte pH van azijn, 2,4, en een tiende daarvan geeft 3,4. Sinaasappelsap geeft zijn eigen echte pH terug.

Aan de basische kant tilt elke base de pH in een rechte lijn op, tot aan zijn eigen grens, dicht bij die van de echte vloeistof: soda komt tot ongeveer 12 en bleekmiddel tot ongeveer 13. De kant waar meer van is, wint, en de pH wordt bepaald door wat er overblijft.

We zijn er trots op hoe weinig dit is: een handvol rekenwerk per plekje, goedkoop genoeg om voor elk plekje op het scherm te draaien. Het is ook geen scheikundige berekening. Er zitten geen moleculen of ionen in, en gewoon water toevoegen verdunt de uitkomst niet, want de formule leest hoeveelheden en geen concentraties. Water verandert hem alleen door zuur weg te voeren naar het volgende plekje.

Onder de motorkap
Hoe zuur een plekje is, wordt uitgerekend uit wat erin zit

Onder de motorkap

Hoe zuur een plekje is, wordt uitgerekend uit wat erin zit

De uitkomst wordt berekend wanneer erom gevraagd wordt, één keer per getekend plekje, met een handvol rekenwerk. Er is geen opgeslagen pH en geen evenwichtsoplosser.

Zure kant, in beide versies: de wet voor een sterk zuur, één pH-stap per tienvoud, geijkt op de echte pH van azijn en binnen de schaal van 0 tot 14 gehouden.

Basische kant, uitgebracht spel: elke base voegt zijn eigen begrensde stijging in een rechte lijn toe. De basen worden als één hoeveelheid tegen het zuur afgewogen, elk geteld naar hoeveel zuur het kan opnemen. Is het zuur groter, dan bepaalt wat er overblijft de uitkomst aan de zure kant. Zijn de basen groter, dan wordt de stijging verkleind met het deel dat het zuur heeft opgeheven.

Volgende update volgende update: zuiveringszout stopt bij zijn echte bufferpunt, pH 8,3. Afwasmiddel is neutraal, en een stuk zeep krijgt een eigen base die rond 10 stopt. Het zout dat een opgebruikt zuur achterlaat, werkt nu als buffer van een zwak zuur. Het trekt de uitkomst naar neutraal in de maat van het deel van het zuur dat al op is, waardoor de sprong een gestage stijging wordt.

Smurrie die bovenop ligt, voegt zijn eigen pH toe, gewogen naar hoe dik hij is. Dus ketchup op azijnpapier geeft ongeveer 0. De twee zuren stapelen.

Azijn opmaken met zuiveringszout: de kleur springt in het uitgebrachte spel en stijgt geleidelijk in de volgende updateDe leerboeklijn is de vergelijking van Henderson-Hasselbalch bij pKa 4,76, 1 mol/L; die is onze vergelijking en geen deel van het spel.

Het uitgebrachte spel blijft onder pH 3,5 tot 90% van de azijn op is en springt dan naar 7; de volgende update stijgt gestaag en geeft 4,7 halverwege, waar de lijn uit het leerboek 4,76 geeft.

Azijn opmaken met zuiveringszout: de kleur springt in het uitgebrachte spel en stijgt geleidelijk in de volgende update2468100,000,200,400,600,801,00deel van de azijn dat op ispHAzijn opmaken met zuiveringszout: de kleur springt in het uitgebrachte spel en stijgt geleidelijk in de volgende update2468100,000,200,400,600,801,00deel van de azijn dat op ispH
  • uitgebracht spel
  • volgende update
  • leerboek, azijnzuur (alleen ter vergelijking)
Gegevenstabel
Azijn opmaken met zuiveringszout: de kleur springt in het uitgebrachte spel en stijgt geleidelijk in de volgende update
deel van de azijn dat op isuitgebracht spelvolgende updateleerboek, azijnzuur (alleen ter vergelijking)
0,002,42,42,38
0,102,452,863,81
0,252,523,554,28
0,502,74,74,76
0,7535,855,24
0,903,46,545,71
0,994,46,956,76
1,00779,4

Bron: Uitkomsten berekend met de eigen pH-berekening van het spel in beide versies, voor één eenheid azijn.

Dit is de duidelijkste verandering in de volgende update. In het uitgebrachte spel blijft de uitkomst laag terwijl zuiveringszout de azijn opmaakt, tot bijna het einde, en dan springt hij. In de volgende update houdt het zout van het opgebruikte zuur de pH omhoog, zodat de kleur gestaag via roze en paars oploopt. De rechte lijn raakt de leerboekkromme voor azijnzuur halverwege, waar beide ongeveer 4,7 geven. De leerboeklijn is onze vergelijking, berekend met de vergelijking van Henderson-Hasselbalch bij pKa 4,76. Ze zit niet in de code van het spel.

Rodekoolsap wordt roze met azijn en blauwgroen op zeep, in de volgorde die gedrukte kaarten laten zien

Echt rodekoolsap verandert van kleur omdat het kleurstofmolecuul van vorm verandert met de zuurgraad. Het spel bootst het molecuul niet na. Het heeft een kaart: een handvol kleuren over de pH-schaal, van dieproze-rood via paars en blauw naar groen en ten slotte geel. De kleur bij elke pH wordt van die kaart afgelezen.

De precieze tinten zijn met de hand gekozen. Hun volgorde klopt met gepubliceerde kaarten van het echte sap, al is onze pH 5 daar wat rozer dan op de gedrukte kaarten RHS chart. Nog twee kleurstoffen werken op dezelfde manier. Kurkuma, het geel in mosterd, blijft geel tot ongeveer pH 7,4 en wordt dan oranje en roodbruin. Thee wordt een beetje donkerder in een base en bleker in zuur.

Dus mosterd die op een stuk zeep is gesmeerd, wordt roodbruin, en bosbessensap op zeep wordt blauwgroen, omdat bosbessen dezelfde kleurstof hebben als rode kool. Automatische tests controleren beide in het uitgebrachte spel.

Onder de motorkap
Rodekoolsap wordt roze met azijn en blauwgroen op zeep

Onder de motorkap

Rodekoolsap wordt roze met azijn en blauwgroen op zeep

De met de hand gekozen kleuren van elke kleurstof worden gemengd tot een fijne kaart over de hele pH-schaal, rood, groen en blauw voor elke stap. Dat mengen gebeurt in reflectantie, de kleur die je ziet. De kaart wordt bewaard als absorbantie, hoeveel licht de kleurstof wegneemt, want dat is de grootheid die optelt als kleurstoffen mengen. Bij het tekenen wordt de pH van het plekje gelezen, de kaart opgezocht en geschaald met de hoeveelheid kleurstof daar, de wet van Beer-Lambert:

absorbantie = kaartkleur bij die pH × hoeveelheid kleurstof;   gezien = e−absorbantie

Rodekoolkleurstof heeft in het papier geen eigen kleur, dus wordt zijn hele kaartkleur opgeteld. Kurkuma en thee brengen hun eigen vlek mee, dus wordt alleen hun verandering ten opzichte van neutraal opgeteld. Omdat kleuren optellen als absorbantie, geeft meer kleurstof een diepere kleur van dezelfde tint. De kaart is in het uitgebrachte spel en de volgende update hetzelfde.

Probeer het: meng één plekje papier De eigen regel van het spel

Stel het zuur en één base in een plekje rodekoolpapier in. Beide versies van het spel berekenen het met hun eigen formule en kleuren het met de echte tabel. Waar je op let: zuiveringszout alleen geeft pH 10 in het uitgebrachte spel en 8,3 in de volgende update, blauwgroen tegenover blauw. Afwasmiddel maakt rode kool blauwgroen in het uitgebrachte spel en laat hem paars in de volgende update. Dit is de uitkomst voordat het bruisen iets opmaakt.

Eén plekje rodekoolpapier, gekleurd naar zijn pH in het uitgebrachte spel en de volgende update, met de kleurenkaarten van rode kool, kurkuma en thee
  • uitgebracht
  • volgende update
  • rode kool
  • kurkuma
  • thee
  • 0
  • 7
  • 14
  • ▲ uitgebracht · ▼ volgende update
−4
zuur
—
1,00
Base
pH uitgebracht
—
pH volgende update
—

Alles wat zuur is, bruist op zuiveringszout, want de bruisregel vraagt alleen wat er in het plekje zit

Het spel heeft een korte tabel met reacties, elf in het uitgebrachte spel. Elke reactie zegt wat er in een plekje moet zitten voordat ze kan plaatsvinden, hoe snel ze daar gaat en wat ze doet. De bruisregel heeft zuur en zuiveringszout (of soda) in hetzelfde plekje nodig. Ze maakt die op, geeft koolstofdioxide af en legt een bleek schuim neer, getint door de verf die daar op het papier zit.

Omdat de regel alleen naar hoeveelheden kijkt, volgt de snelheid die hoeveelheden. Azijn bruist veel harder op zuiveringszout dan sinaasappelsap, omdat azijn meer dan tien keer zoveel zuur meebrengt. Ketchup die is ingetrokken, bruist ook, een beetje. Automatische tests leggen beide vast.

Het gas verdwijnt niet. Het gaat de lucht boven het papier in als een zware laag die zich laag verspreidt, als uitgegoten water. Een kaars bij een bruisend plekje gaat uit zonder enige wind, terwijl een kaars aan de andere kant van het vel blijft branden. Hetzelfde bruisen in deeg vult het deeg juist met gas, en dan krijg je sodabrood vol gaten.

Onder de motorkap
Alles wat zuur is, bruist op zuiveringszout

Onder de motorkap

Alles wat zuur is, bruist op zuiveringszout

De bruisregel. Die heeft zuur en een opgeloste soda in hetzelfde plekje nodig. Haar snelheid volgt de hoeveelheid zuur daar. Ze maakt de twee op in een vaste verhouding, zoals de echte reactie, geeft voor elke eenheid soda een vast volume koolstofdioxide af en legt een beetje schuim rond het plekje.

Waar het gas heen gaat. Alle koolstofdioxide in het spel, uit elke bron, neemt één gedeelde route naar de zwaregaslaag van de luchtsimulatie, die zich laag verspreidt. Vuur leest hoe diep die laag is waar het brandt en gaat uit zodra het gas het bedekt; een kaars vergelijkt de diepte met de hoogte van zijn eigen vlam. Een automatische test controleert dat een kaars naast het bruisen uitgaat, terwijl zuiveringszout alleen, azijn alleen en een kaars aan de andere kant van het vel blijven branden, in stilstaande lucht.

Hoe de tabel draait. De scheikunde spaart tijd op en draait hooguit 10 keer per seconde een ronde, in JavaScript in de Web Worker van de simulatie. De regels hebben geen eigen WebAssembly-kernel, maar de kernel van het papier voert de opgeloste stoffen mee als het water beweegt. De ronde slaapt als er niets heeft gereageerd, en een grove kaart van waar elk ingrediënt zit, zegt waar er gekeken moet worden, zodat een regel alleen wordt gevraagd waar zijn eerste ingrediënt zit. Die controle bracht een ronde over een doorweekte pagina van 7,4 naar 2,9 ms toen ze erin kwam, vóór de release. Het effect van elke regel heeft een gesloten vorm, dus een sprong van “drie dagen wachten” draait hem één keer met alle uren.

Probeer het: druppel een zuur op zuiveringszout De eigen regel van het spel

Een vel gedoopt in rodekoolsap, met een plek opgelost zuiveringszout. Tik of sleep om het gekozen zuur te druppelen, of druk op Druppel het zuur. Waar je op let: roze waar het zuur zich verspreidt, blauwgroen boven het zuiveringszout en bleek schuim waar ze elkaar raken. Azijn bruist hard en snel; ketchup bruist nauwelijks. De bruisregel, het zuur dat ze per eenheid zuiveringszout opmaakt, het gas dat ze afgeeft, het schuim dat ze neerlegt en het uitwerken van het zuur volgen het uitgebrachte spel. Het verspreiden en het wegtrekken van het schuim zijn een eenvoudige schets.

Rodekoolpapier met een plek zuiveringszout; druppels zuur verspreiden zich, worden roze en bruisen tot bleek schuim waar ze het zuiveringszout raken
Zuur
CO2 afgegeven
—
zuiveringszout over
—
zuur op het vel
—
Een vel gedoopt in rodekoolsap in het spel: een wit hoopje zuiveringszout waaromheen het paarse papier blauw is geworden, een rij roze azijndruppels ernaast en belletjes waar het roze het blauw raakt.
Het echte spel. Rodekooldip, een hoopje zuiveringszout uit de zeef, natgemaakt met waterdruppels, en dan azijndruppels langs de rand: blauw rond het zuiveringszout, roze zuur, belletjes waar ze elkaar raken. Het blauw is het zuiveringszout van de volgende update volgende update; in het uitgebrachte spel maakt het zuiveringszout de rode kool blauwgroen.

Flessen bruisen in het uitgebrachte spel via een apart model van hetzelfde idee. Een koolzuurhoudend drankje laat zijn gas sneller gaan naarmate er meer plekken zijn waar een belletje kan beginnen. Elk pepermuntje voegt veel van zulke plekken toe. Zoutkorrels voegen ze ook toe, naar korrelgrootte, dus zout dat in een beker cola wordt gestrooid, bruist op zonder code voor zout-en-cola, en een test controleert dat. Gas dat snel genoeg uit de hals spuit, gooit het drankje mee omhoog. De kolf met olifantentandpasta wordt ongeveer zo veel warmer als 6% peroxide echt doet wanneer het uiteenvalt, tot ongeveer 41 °C. Die warmte is zo ingesteld dat hij daar uitkomt; niets berekent hem vanuit de grondbeginselen. In de volgende update volgende update draait een fles of beker de eigen reactietabel van het papier op één goed gemengde cel, zodat bleekmiddel en azijn in een beker dezelfde waarschuwing geven als op papier.

Drie pepermuntjes in cola: het gas spuit snel genoeg door de hals voor een straal van ongeveer een secondeEen fles cola, drie pepermuntjes waarvan de plekken voor belletjes in een paar seconden verdwijnen, en gas dat sneller ontsnapt naarmate er meer plekken zijn, door de hals naar buiten. Na 1 s is er ongeveer een vijfde van het gas over en na 2 s een vijfentwintigste.

Het gas verlaat de hals met ongeveer 200 cellen/s als de pepermuntjes erin vallen en zakt na ongeveer 1 s onder de 40 cellen/s die een straal nodig heeft.

Drie pepermuntjes in cola: het gas spuit snel genoeg door de hals voor een straal van ongeveer een seconde0501001502000,00,51,01,52,02,5seconden nadat de pepermuntjes erin vallensnelheid van het gas, cellen/sDrie pepermuntjes in cola: het gas spuit snel genoeg door de hals voor een straal van ongeveer een seconde0501001502000,00,51,01,52,02,5seconden nadat de pepermuntjes erin vallensnelheid van het gas, cellen/s
  • gas dat uit de hals spuit
  • snelheid voor een straal
Gegevenstabel
Drie pepermuntjes in cola: het gas spuit snel genoeg door de hals voor een straal van ongeveer een seconde
seconden nadat de pepermuntjes erin vallengas dat uit de hals spuitsnelheid voor een straal
0199,6340
0,05183,88
0,1169,38
0,15156,02
0,2143,72
0,25132,39
0,3121,95
0,35112,34
0,4103,49
0,4595,34
0,587,83
0,5580,91
0,674,54
0,6568,67
0,763,27
0,7558,29
0,853,7
0,8549,48
0,945,59
0,9542
138,7
1,0535,66
1,132,86
1,1530,28
1,227,9
1,2525,71
1,323,69
1,3521,83
1,420,12
1,4518,54
1,517,08
1,5515,74
1,614,51
1,6513,37
1,712,33
1,7511,36
1,810,47
1,859,65
1,98,89
1,958,2
27,56
2,056,97
2,16,42
2,155,92
2,25,46
2,255,03
2,34,64
2,354,28
2,43,94
2,453,63
2,53,3540

Bron: Berekend met het eigen flessenmodel van het uitgebrachte spel. Houdt geen rekening met de vloeistof die de straal naar buiten gooit.

Bleekmiddel laat donkere kleuren via bruin en geel vervagen tot wit

Trek een bleekstift over een donkere tekening en die wordt niet zomaar lichter. Hij gaat via roodbruin en oranje naar geel en dan wit, zoals bij kunst met een bleekstift. Eén lijn maakt zwarte stift roodbruin; drie lijnen over dezelfde plek maken hem wit. Een druppel bleekmiddel op dikke stift krijgt hem maar tot roodbruin. Dat verloop komt voort uit één idee: bleekmiddel laat rood licht het snelst weer door, groen iets langzamer en blauw het langzaamst. Dus een zwarte lijn wordt eerst roodachtig bruin, dan geel, dan wit.

Een druppel bleekmiddel op rodekoolpapier maakt de kleurstof eerst geel, omdat bleekmiddel sterk basisch is en pH 13 op de kaart geel is. Daarna vernietigt het bleekmiddel de kleurstof. Twee eenvoudige dingen samen geven beide echte effecten. Was van waskrijt en zeep eronder houden het bleekmiddel tegen, zodat een dikke waskrijtlijn zijn kleur veel langer houdt dan het papier eromheen. Bleekmiddel doodt ook schimmel en raakt uitgewerkt als het opdroogt.

Bleekmiddel en een zuur samen geven chloor af. Het spel behandelt dat als een veiligheidsles, zonder omwegen: het gas hoopt zich op in de kamer, en het kind krijgt te horen dat het een raam moet openzetten of naar buiten moet gaan, de frisse lucht in.

Onder de motorkap
Bleekmiddel laat donkere kleuren via bruin en geel vervagen tot wit

Onder de motorkap

Bleekmiddel laat donkere kleuren via bruin en geel vervagen tot wit

De bleekregel, in beide versies hetzelfde. Bleekmiddel werkt op vochtig papier, en was of zeep eronder houdt het tegen. Het haalt kleur weg als absorbantie, in het rode, groene en blauwe kanaal met drie verschillende snelheden, rood het snelst en blauw het langzaamst. Dat ene verschil stuurt zwart via roodbruin, oranje en geel naar wit. Elke stap laat de kleur exponentieel vervagen, en een stabiliteitsgrens zorgt dat één lange stap niet doorschiet.

Het bleekmiddel wordt opgemaakt in de maat van de kleur die het wegneemt, zodat een dikke stiftlijn een druppel uitput voordat de lijn wit is. Het laat ook rodekool-, kurkuma- en theekleurstof vervagen. Een tweede regel laat het vanzelf uitwerken, langzaam zolang het nat is en veel sneller zodra het droog is. Een derde maakt van bleekmiddel dat een zuur ontmoet chloor en geeft het gas aan de kamer door. Een automatische test controleert die waarschuwing.

Probeer het: bleek een tekening De eigen regel van het spel

Drie donkere strepen en een band rodekoolkleurstof op nat papier. Tik of sleep om bleekmiddel te druppelen, of druk op Druppel bleekmiddel. Waar je op let: zwart gaat via bruin en geel; de rodekoolband licht even geel op voordat hij vervaagt; de strepen houden hun kleur onder de lichtblauwe waskrijtlijn. Zet het waskrijt uit en die strook bleekt net als de rest. Het verspreiden van het bleekmiddel is een eenvoudige schets.

Donkere strepen en een band rodekoolkleurstof op nat papier die onder druppels bleekmiddel via bruin en geel vervagen, met een waskrijtlijn die weerstand biedt
Bleekmiddel
bleekmiddel op het vel
—
kleur weggehaald
—
Twee zwarte stiftstrepen en een bruine in het spel, gekruist door twee lijnen bleekstift: de linkerlijn, één keer getrokken, heeft het zwart roodbruin gemaakt en het bruin lichtgeel; de rechterlijn, drie keer getrokken, heeft alle drie wit gebleekt, met dunne oranje en gele randen.
Het echte spel. Een bleekstift dwars over zwarte en bruine stift, één keer links en drie keer rechts: zwart wordt eerst roodbruin, dan via oranje en geel wit.

Een punaise en thee maken inkt, en verbrand papier maakt rode kool blauw, zonder code voor een van beide paren

Andere systemen brengen scheikunde in het papier via hetzelfde lijstje. Laat een punaise in vochtig papier zitten en wacht met de tijdknoppen minstens een halve dag: er groeit een oranjebruine roestring omheen, met ijzer in het papier. Thee die bij dat ijzer komt, wordt blauwzwart. Dit is galnoteninkt, de inkt waar mensen eeuwenlang mee schreven. De inktregel heeft alleen ijzer en het looizuur van thee in één vochtig plekje nodig, dus eerst thee en later de punaise werkt ook. De inkt wordt donkerder als het papier opdroogt, omdat staand water hem vertraagt, als vervanging voor minder lucht.

Verbrand een plek papier en het vuur laat een basisch zout in de as achter, zoals echte houtas. Het spel gebruikt er zijn soda voor. Maak de verbrande plek nat en doop het vel in rodekoolsap: het papier rond de as wordt blauw, met paars verder weg. Geen vuurcode weet iets van rode kool, en geen rodekoolcode weet iets van vuur.

Klem een batterij aan een lijn zout water en de stroom maakt zuur waar hij erin gaat, zodat rodekoolpapier bij de plusklem roze wordt. Bij de minklem schrijft het uitgebrachte spel zuiveringszout; met de echte gereedschappen komt dat maar tot een flauw, blauwer paars. Echt zout water geeft bij elke klem bepaalde gassen af. Het spel maakt daar een paar kleine belletjes en noemt het gas nooit, met opzet, want het enige giftige gas in het spel hoort bij de bleekles.

Onder de motorkap
Een punaise en thee maken inkt, en verbrand papier maakt rode kool blauw

Onder de motorkap

Een punaise en thee maken inkt, en verbrand papier maakt rode kool blauw

Roest draait alleen bij een sprong in de tijd van een halve dag of meer. Het aandeel groeit met hoe vochtig het papier is en hoe lang het wachten duurt, en vult zich in ongeveer twee dagen, als een ring die rond de punaise breder wordt. Het voegt roestpigment en ijzer aan het papier toe. Er is geen zuurstof en geen elektrochemie. Het uitgebrachte spel laat punaises roesten; de volgende update volgende update voegt staaldraad en staalwol toe.

Galnoteninkt is één regel: ijzer, looizuur en vochtig papier in hetzelfde plekje. Staand water vertraagt hem. Hij maakt looizuur op voor het ijzer dat hij vindt en legt een blauwzwart pigment neer. Automatische tests controleren hem.

As: brandend papier schrijft soda in het papier in de maat van hoeveel er is verbrand. Een volledige verbranding zou ongeveer pH 12 geven, groen op de kaart, maar dan is het papier daar een gat en is de verkoolde rand donker. Water voert de soda het papier eromheen in, dunner, en dat geeft blauw.

Elektrolyse: voor de lading die het zoute water in gaat, wordt zuur geschreven bij de plusklem en een base bij de minklem (in de volgende update een base die niet bruist), met een paar belletjes bij allebei, twee keer zoveel bij min. Wat het maakt, geleidt ook stroom: zuur en soda tellen als ionen naast het zout, zodat de lijn beter geleidt naarmate hij werkt.

Een punaise roest alleen bij een wachttijd van 12 uur of meerNiets onder een halve dag, daarna een aandeel dat groeit met de vochtigheid en de lengte van het wachten. De roestring wordt mee breder rond de punaise.

Onder 12 uur roest er niets; op nat papier begint het aandeel bij 0,25 na 12 uur en bereikt het 1 na 48 uur, en half zo vochtig komt het niet verder dan 0,5.

Een punaise roest alleen bij een wachttijd van 12 uur of meer0,00,20,40,60,81,0020406080overgeslagen urenaandeel roestEen punaise roest alleen bij een wachttijd van 12 uur of meer0,00,20,40,60,81,0020406080overgeslagen urenaandeel roest
  • nat papier
  • half zo vochtig
Gegevenstabel
Een punaise roest alleen bij een wachttijd van 12 uur of meer
overgeslagen urennat papierhalf zo vochtig
000
11,9900
120,250,125
240,50,25
360,750,375
4810,5
7210,5
9610,5

Bron: De roeststap van het uitgebrachte spel voor een punaise bij een sprong in de tijd.

Een punaise in het spel na drie dagen wachten: een oranje roestvlek rechts ervan, waar alleen water was, en een blauwzwarte halve schijf inkt links ervan, waar een lichte theevlek was ingetrokken.
Het echte spel. Een theezakje naast een punaise op nat papier gedept, en dan drie dagen met de tijdknoppen: roest aan de schone kant, inkt waar de thee hem raakte.
Een gat dat in het spel door het papier is gebrand, met de tafel erdoorheen zichtbaar, na water en de rodekooldip: een blauwe kring op het papier rond de verkoolde rand, verder naar buiten paars.
Het echte spel. Een gat gebrand met een lucifer en geblust met water, en dan de rodekooldip: blauw rond de as, waar het water de base het papier in heeft gevoerd.
Zout water op rodekoolpaars papier in het spel met de twee klemmen van een 9 V-batterij: een roze wolk rond de rode plusklem, niets bij de zwarte minklem.
Het echte spel. Een batterij in zout water op rodekoolpapier: roze bij de plusklem.

Bruisen dooft een kaars en laat deeg rijzen, al noemt geen enkele regel een gereedschap

De reactieregels noemen nooit een gereedschap. De code zegt dat in het eigen contract van de regels, en we hebben het gecontroleerd: alles wat zuur, soda of looizuur in het papier schrijft, doet mee met elke reactie die ze leest. De meeste verbanden hieronder komen daaruit voort. Voor elk ervan is er een test in het uitgebrachte spel.

Gedeeld: soda in de as

Brand een gat in het papier, maak het nat en doop het dan in rodekoolsap

Blauw rond de as, paars verder weg.

Warmte en vuur · vastgelegd in een test

Gedeeld: zware CO2-laag in de lucht

Laat azijn op zuiveringszout bruisen naast een kaars

De kaars gaat uit zonder wind; een kaars aan de andere kant van het vel blijft branden.

Lucht die echt beweegt · vastgelegd in een test

Gedeeld: zuur

Klem een batterij aan zout water op rodekoolpapier

Roze bij de plusklem, en het zuur zelf helpt de stroom te geleiden.

Elektriciteit · vastgelegd in een test

Gedeeld: het gas van het deeg

Krijg zuiveringszout en azijn in deeg

Het rijst terwijl je kijkt, zonder schuim, en bakt vol gaten.

Deeg, schimmel en tijd · vastgelegd in een test

Gedeeld: zuur

Trek een lijn azijn dwars over een mierenspoor

Geen mier komt erlangs: ze lopen het zuur of de geur ervan niet in.

Dieren met een eigen wil · vastgelegd in een test

Gedeeld: het deel van elke opgeloste stof in het water

Druppel azijn op rodekoolpapier

Het zuur verspreidt zich met het water terwijl de meeste kleurstof blijft zitten: een roze plekje met een zachte rand, nooit een witte schijf.

Water in papier · vastgelegd in een test

De hele scheikunde past op één pagina regels

12
opgeloste stoffen in elk plekje papier, elk een rooster van getallen ter grootte van de hele pagina. Vier meer voor de scheikunde in de volgende update.
11
regels in de reactietabel, van bruisen tot galnoteninkt. 18 in de volgende update.
3
indicatorkleurstoffen die met de pH van kleur veranderen: rode kool, kurkuma en thee, elk een met de hand gekozen kleurenkaart.
10/s
scheikunderondes hooguit, in de worker op de achtergrond. Reacties hebben de beeldsnelheid niet nodig.
6
verbanden van de scheikunde naar andere systemen, van kaarsen tot mieren tot deeg, elk vastgelegd in een test, zonder regel die een gereedschap noemt.
2.9 ms
voor een scheikunderonde over een doorweekte pagina, omlaag van 7,4, gemeten toen de controles op het eerste ingrediënt erin kwamen, vóór de release.

Waar we vereenvoudigen, en waarom

Een kind op een tablet heeft de juiste kleur op de juiste plek nodig, vele keren per seconde. Elke kortere weg hieronder houdt wat een kind kan zien en laat weg wat alleen een laboratorium zou kunnen meten.

In het echt. De pH komt van de concentratie waterstofionen, bepaald door het chemisch evenwicht in elk volume water.

In het spel. Een uitkomst die wordt uitgerekend uit de hoeveelheden in één plekje met een korte, met de hand geschreven formule, geijkt op azijn = pH 2,4 en de wet voor een sterk zuur van één pH-stap per tienvoud.

Waarom dat genoeg is. Eén goedkope berekening per getekend plekje en geen oplosser. Wat we kwijtraken: verdunning (gewoon water verhoogt hem niet), ionen, echte mengsels. Twee zuren op elkaar stapelen, dus ketchup op azijn geeft ongeveer 0.

In het echt. De basische kant is logaritmisch, en zuiveringszout buffert zichzelf rond pH 8,3.

In het spel. Een rechte lijn met een grens per stof. Het uitgebrachte spel laat zuiveringszout tot 10 komen en geeft afwasmiddel 10. volgende update Zuiveringszout stopt bij 8,3 en afwasmiddel blijft neutraal.

Waarom dat genoeg is. Eén grens per base is één getal om in te stellen, en in de volgende update zetten de grenzen zuiveringszout en zeep waar ze horen. Voorbij de grens maakt de hoeveelheid nauwelijks uit: in het uitgebrachte spel geeft een snufje zuiveringszout hetzelfde als een hoop.

In het echt. Het kleurstofmolecuul neemt bij verschillende pH verschillende vormen aan, elk met een eigen kleur.

In het spel. Een handvol met de hand gekozen kleuren, gemengd tot een fijne kaart, opgezocht bij de ruwe pH.

Waarom dat genoeg is. De volgorde van de kleuren klopt met gepubliceerde kaarten, en het is goed te zien op een scherm. Wat we kwijtraken: de precieze tint, en hoe echt sap varieert. In een beker wordt de kleurstof niet getekend; die verschijnt pas als hij op papier wordt gemorst.

In het echt. Bleekmiddel oxideert elk kleurstofmolecuul op zijn eigen manier.

In het spel. Rood, groen en blauw vervagen met drie vaste snelheden van één tempo, rood het snelst en blauw het langzaamst.

Waarom dat genoeg is. Donkere kleuren gaan via bruin, oranje en geel, zoals bij kunst met een bleekstift. Elke kleurstof volgt hetzelfde pad.

In het echt. Uit een gram zuiveringszout komt ongeveer 286 mL CO₂, en hoe snel het bruist, hangt af van mengen en oppervlak.

In het spel. Een vast volume gas per eenheid zuiveringszout, met een snelheid die het zuur volgt.

Waarom dat genoeg is. Genoeg gas om een plas te vormen en een vlam te bereiken, uit één regel. Dezelfde snelheid voor een snufje of een hoop, tot het op is.

In het echt. De caseïne in melk klontert bij ongeveer pH 4,6.

In het spel. Melk schift zodra er in een plekje genoeg zuur is voor de melk daar. Er wordt geen pH gelezen.

Waarom dat genoeg is. Direct en robuust. De klontjes komen van een vast patroon op de pagina, dus spelen en tijd overslaan geven dezelfde klontjes.

In het echt. Roest is elektrochemie, met water en zuurstof, over dagen.

In het spel. Een formule voor de sprong in de tijd: niets onder een halve dag, dan meer naarmate het papier vochtiger is en het wachten langer, tot twee dagen.

Waarom dat genoeg is. Het gaat toch te langzaam om naar te kijken. Zout versnelt het niet, en azijn telt alleen als vocht.

In het echt. Zout water geeft bij de plusklem een giftig gas af en bleekt de kleurstof.

In het spel. Zuur bij de plusklem, een base bij de minklem, belletjes zonder naam. Water en zout raken niet op.

Waarom dat genoeg is. Een besluit. Het enige giftige gas in het spel is de bleekles, en een automatische test verbiedt het gas te noemen.

In het echt. Een eierschaal heeft een dag of twee nodig om in azijn op te lossen.

In het spel. Seconden tot minuten. Zuur werkt op nat papier in een paar minuten uit, sneller zodra het droog is.

Waarom dat genoeg is. De aandacht van een kind. In het uitgebrachte spel werkt citroensap ook uit. volgende update Alleen het deel van azijn doet dat, en citroen blijft zuur.