Klíčové pojmy
Chemie
Kyseliny
Báze
Reakce
Úvod
Možná máte rádi brusinkovou omáčku, ale pokud jste někdy ochutnali pravou brusinku, pravděpodobně vás překvapila její chuť – rozhodně není tak sladká jako omáčka nebo slazené sušené plody! Čisté brusinky a brusinková šťáva jsou při konzumaci velmi trpké, ale v kombinaci s dalšími přísadami (například pomerančovou kůrou a cukrem) mohou být vynikající.
Brusinky jsou kyselé, podobně jako citrony nebo limetky. Potraviny, které jsou kyselé, obvykle chutnají kysele nebo trpce, takže je používáme k oživení jídla, ale málokdy je jíme samotné. (Dokážete si představit, že byste snědli celý citron?) Kromě toho, že jsou brusinky kyselé, obsahují také zvláštní barvivo, které mění barvu a které můžeme použít k testování, zda je něco kyselé nebo zásadité. V této aktivitě použijeme brusinky (v tomto případě brusinkovou šťávu) k rozpoznání kyselin a zásad a k pozorování chemických reakcí, které vznikají při jejich smíchání. Kdo by to byl řekl, že brusinky jsou mnohem víc než jen omáčka?“
Základní informace
Pokud jste se někdy řízli citronovou šťávou a cítili to štípání, pak o kyselinách něco málo víte. A pravděpodobně víte i o zásadách: Když si myjete ruce a máte ten kluzký pocit z mýdla – to je zásada. Většina kapalin je buď kyselina, nebo zásada, ale některé kyseliny a zásady jsou silnější než jiné. Citronová šťáva štípe, když se s ní říznete, protože je kyselá. Ale jiné druhy velmi silných kyselin mohou rozpouštět dřevo a kov. Věřte tomu nebo ne, ale kyselina v žaludku (která pomáhá rozpouštět potravu) je velmi silná kyselina. Kdybyste kápli trochu žaludeční kyseliny na špalek dřeva, kyselina by ho prožrala skrz naskrz!
K měření toho, jak kyselá nebo zásaditá je kapalina, používáme stupnici pH. Tato stupnice řadí kapaliny od 0 do 14, přičemž 0 je nejkyselejší a 14 je nejzásaditější. Jak kyselá nebo zásaditá je určitá látka, můžeme zjistit tak, že vyzkoušíme, jak reaguje s jinými látkami. K tomuto účelu často používáme indikátory pH, které mění barvu podle toho, zda jsou vystaveny působení kyseliny nebo zásady.
Brusinky jsou zvláštní tím, že obsahují přírodní indikátor pH – pigmenty zvané antokyany, které mění barvu v závislosti na pH prostředí. V této aktivitě využijeme tuto zvláštní schopnost brusinek k pozorování chemické reakce a budeme sledovat, jak zásaditost nebo kyselost mění barvu indikátoru pH.
Materiál
- Tři šálky čisté, stoprocentní brusinkové šťávy (ne brusinkový koktejl)
- Soda
- Citronová šťáva (čtyři polévkové lžíce, přibližně dva citrony, nejlépe se hodí čerstvě vymačkaná šťáva)
- Čtyři průhledné skleněné nebo plastové kelímky
- Jedna velká plastová nebo skleněná průhledná mísa nebo zapékací mísa (Dobře funguje velký skleněný pekáč.)
- Měřící lžíce (polévková lžíce)
- Měřící šálek (velikost jednoho šálku)
- Plochý pracovní stůl, který může být vystaven určitému rozlití (včetně brusinkové šťávy)
Příprava
- Pomocí odměrky odměřte jeden šálek brusinkové šťávy do tří čirých šálků.
- Znovu použijte odměrku a odměřte jeden šálek vody do čtvrtého průhledného šálku.
- Pokud používáte čerstvou citronovou šťávu (doporučujeme), odšťavněte citron a šťávu dejte stranou do šálku nebo misky.
- Tři šálky se šťávou umístěte vedle sebe do velké misky. Šálek vlevo budeme nazývat šálek 1, prostřední je šálek 2 a šálek vpravo je šálek 3. Šálek s vodou je šálek s vodou, který by měl být prozatím odložen stranou.
Postup
- Pomocí odměrky odměřte dvě polévkové lžíce citronové šťávy do šálku 1. Porovnejte barvu brusinkové šťávy v šálku 1 s barvou šťávy v šálku 2 (bez citronu). Čeho si všimneš na barvě tekutiny v šálku 1? Změnila se po přidání citronové šťávy? Pokud ano, byla po přidání citronové šťávy světlejší nebo tmavší?
- Odlož prozatím šálek 1.
- Pomocí odměrky odměř jednu polévkovou lžíci jedlé sody a nasyp ji do šálku 3 (vpravo). Co se stane, když se jedlá soda dostane do brusinkové šťávy? Co vidíš? Co slyšíš? Co se stane se šťávou? Je jí v šálku více nebo méně?
- Nechte reakci probíhat alespoň dvě minuty. Až se přestane vytvářet pěna, podívejte se na šťávu na dně šálku č. 3. Porovnejte ji s hrnkem 2. Čeho jste si všimli na barvě tekutiny v hrnku 3? Je tmavší, světlejší nebo stejná jako v šálku 2? Jaký je objem šťávy v šálku 3? Je jí v šálku 3 více nebo méně než v šálku 2? Co myslíte, že způsobilo změny, které pozorujete v šálku 3?
- Vraťte šálek 1 zpět do misky tak, aby byly všechny tři šálky opět seřazeny v pořadí. Porovnejte barvu a objem jednotlivých šálků. Který šálek se nejvíce liší od ostatních? Čím se liší?
- Opláchni odměrku tak, aby na ní nebyla žádná jedlá soda. Pak ji použij k přidání dvou lžic citronové šťávy do šálku 3. Co se stane, když do šálku 3 přidáš citronovou šťávu? Zaznamenali jste nějaké rozdíly v reakci ve srovnání s tím, když jste přidali jedlou sodu? V čem je tato reakce jiná? V čem je stejná?
- Přibližně dvě minuty nechte reakci pokračovat, dokud se nevytvoří další pěna. Změnilo se něco v kelímku 3 po přidání citronové šťávy? Pokud ano, co se změnilo? Co podle vás způsobilo pozorované změny?
- Pomocí odměrky odměřte dvě polévkové lžíce jedlé sody do kelímku s vodou. Pozoruj, co se stane, když přidáš jedlou sodu. Čeho sis všiml na vodě? Změnilo se něco? Co vám to říká o reakci brusinkové šťávy a jedlé sody? Způsobuje jedlá soda pěnění tekutin vždy, nebo jen u některých tekutin?
- Extra: Pokud máš dostatek brusinkové a citronové šťávy, zkus přidat jedlou sodu do dvou vedle sebe ležících šálků brusinkové šťávy. Nechte reakci proběhnout. Nyní přidejte citronovou šťávu jen do jednoho z kelímků. Porovnejte barvu a objem šťávy a také to, jak vypadá pěna v obou šálcích. V čem se oba šálky liší?
- Extra: Zkuste do šálku brusinkové šťávy přidat dvě lžíce citronové šťávy a poté přidat jedlou sodu. Jak se tím změní reakce?
- Extra: Zkuste zvýšit množství přidané jedlé sody. (Ujistěte se, že to máte v misce, aby se vám to nepletlo!) Urychluje přidání většího množství jedlé sody průběh reakce? Zvyšuje se množství pěny?
- Extra: Zkus s dospělým pomocníkem asi minutu ohřívat v mikrovlnné troubě jeden šálek brusinkové šťávy, aby byla teplá (ale ne horká). Do teplé šťávy přidejte jedlou sodu. Změní teplota šťávy reakci?“
Pozorování a výsledky
Možná jste si všimli, že se barva brusinkové šťávy změnila, když jste přidali citronovou šťávu nebo jedlou sodu. Po přidání jedlé sody měla mít šťáva tmavší barvu, zatímco po přidání citronové šťávy byla o něco světlejší. K tomu dochází díky úžasným pigmentům, které brusinky obsahují, antokyanům, které fungují jako indikátor pH. Antokyany mění barvu podle toho, zda reagují s kyselinou nebo zásadou. Uhodli byste na základě této aktivity, že antokyany ztmavnou, když přijdou do styku se zásadou nebo s kyselinou? Pokud jste tipovali zásadu, měli jste pravdu! A v přítomnosti kyselin se antokyany zbarví světleji.
Když jste do brusinkové šťávy přidali jedlou sodu, proběhla reakce, při které se uvolnil plyn, který ve šťávě vytváří velké bubliny i malé bublinky (pěnu). Když jsi však přidal jedlou sodu do šálku s vodou, nic se vlastně nestalo – nevznikla žádná pěna, jen trochu zakalená voda. Proč jedlá soda nevyvolá ve vodě takovou reakci jako v brusinkové šťávě? Rozdíl je v tom, že brusinková šťáva je mírně kyselá – reaguje se vším, co je zásadité. Jedlá soda je zásada, a proto při kontaktu s kyselinou, jako je brusinková šťáva, dochází k reakci. Když je však kapalina s neutrálním pH, jako je voda, k žádné reakci nedochází.
Nakonec jste si také mohli všimnout, že objem (množství šťávy) v kelímku 3 byl po reakci s jedlou sodou menší. Je to proto, že pěna vzniklá reakcí byla tvořena samotnou šťávou. (Pravděpodobně jste to mohli poznat, protože pěna měla podobnou barvu.) V kelímku tedy zůstalo méně tekuté šťávy, protože část šťávy se během reakce změnila v pěnu.
Další informace k prozkoumání
Kyseliny, zásady a stupnice pH, z časopisu Science Buddies
Cabbage Chemistry-Finding Acids and Bases, z časopisu Scientific American
Measuring the Amount of Acid in Ocet by Titration with an Indicator Solution, z časopisu Science Buddies
Science Activity for All Ages!, od Science Buddies
Tuto aktivitu vám přinášíme ve spolupráci s Science Buddies
.