Kulcsfogalmak
Kémia
Savak
Bázisok
Reakciók
Bevezetés
Az áfonyaszószt talán szereted, de ha valaha kóstoltál már igazi áfonyát, valószínűleg meglepett az íze – határozottan nem olyan édes, mint a szósz vagy az édesített szárított bogyók! A tiszta áfonya és az áfonyalé nagyon savanykás, de más összetevőkkel (például narancshéjjal és cukorral) kombinálva nagyon finom lehet.
Az áfonya savas, hasonlóan a citromhoz vagy a lime-hoz. A savas ételek általában savanyú vagy fanyar ízűek, ezért az ételek feldobására használjuk őket, de önmagukban ritkán fogyasztjuk őket. (El tudod képzelni, hogy megeszünk egy egész citromot – jaj!) Amellett, hogy savas, az áfonya egy különleges, színt változtató pigmentet is tartalmaz, amellyel tesztelhetjük, hogy valami sav vagy bázis. Ebben a tevékenységben az áfonyát (jelen esetben az áfonyalevet) fogjuk használni a savak és bázisok azonosítására, valamint a kettő keverésekor létrejövő kémiai reakciók megfigyelésére. Ki gondolta volna, hogy az áfonya sokkal több, mint szósz!!!
Háttér
Ha kaptál már valaha citromlevet egy vágásba, és érezted azt a csípést, akkor tudsz egy kicsit a savakról. És valószínűleg a bázisokról is tudsz: Amikor kezet mosol, és csúszós érzést kapsz a szappantól – az egy bázis. A legtöbb folyadék vagy sav vagy bázis, de egyes savak és bázisok erősebbek, mint mások. A citromlé csíp, amikor belekerül egy vágásba, mert savas. Más típusú, nagyon erős savak azonban képesek feloldani a fát és a fémet. Akár hiszed, akár nem, a gyomrodban lévő sav (amely segít feloldani az ételt) nagyon erős sav. Ha egy kis gyomorsavat cseppentenél egy fadarabra, a sav egyenesen átrágná azt!
Azért, hogy megmérjük, mennyire savas vagy bázikus egy folyadék, a pH-skálát használjuk. Ez a skála 0-tól 14-ig rangsorolja a folyadékokat, ahol a 0 a legsavanyúbb, a 14 pedig a legbázikusabb. Azt, hogy valami mennyire savas vagy bázikus, úgy tudjuk megállapítani, hogy megvizsgáljuk, hogyan reagál más dolgokkal. Ehhez gyakran használunk pH-indikátorokat, amelyek különböző színűvé válnak attól függően, hogy savnak vagy bázisnak vannak-e kitéve.
Az áfonya azért különleges, mert természetes pH-indikátort tartalmaz – antociánoknak nevezett pigmenteket, amelyek a környezetük pH-értékétől függően változtatják a színüket. Ebben a tevékenységben az áfonyának ezt a különleges képességét fogjuk felhasználni egy kémiai reakció megfigyelésére, és megfigyeljük, hogyan változtatja meg a pH-indikátor színét a lúgosság vagy a savasság.
Műszerek
- Három csésze tiszta, 100 százalékos áfonyalé (nem áfonyalé koktél)
- Szódabikarbóna
- Citromlé (négy evőkanál, körülbelül két citrom, mivel a frissen facsart lé a legjobb)
- Négy tiszta üveg- vagy műanyag pohár
- Egy nagy műanyag vagy üveg tiszta tál vagy lábas (Egy nagy üveg tepsi jól működik.)
- Mérőkanál (evőkanál)
- Mérőpohár (egy csésze méretű)
- Sík munkaállomás, amely ki van téve némi kiömlésnek (beleértve az áfonyalevet is)
Előkészítés
- A mérőpohárral mérjen egy csésze áfonyalevet három átlátszó pohárba.
- A mérőpohárral ismét mérjünk egy csésze vizet a negyedik átlátszó pohárba.
- Ha friss citromlevet használunk (ajánlott), akkor a citromot lefejtjük, és a levet félretesszük egy pohárban vagy tálban.
- A három poharat, amelyekben a lé van, egymás mellé helyezzük a nagy tálba. A bal oldali csészét nevezzük 1. csészének, a középsőt 2. csészének, a jobb oldali csészét pedig 3. A vízzel teli csésze a vizes csésze, amelyet egyelőre tegyünk félre.
Módszer
- Mérőkanállal mérjünk két evőkanál citromlevet az 1. csészébe. Hasonlítsuk össze az 1. csészében lévő áfonyalé színét a 2. csészében lévő (citrom nélküli) lé színével. Mit veszel észre az 1-es csészében lévő folyadék színén? Megváltozott, amikor hozzáadtad a citromlevet? Ha igen, a citromlé világosabbá vagy sötétebbé tette?
- Egyelőre tedd félre az 1-es csészét.
- A mérőkanaladdal mérj ki egy evőkanál szódabikarbónát, és öntsd a 3-as csészébe (jobbra). Mi történik, amikor a szódabikarbóna eléri az áfonyalevet? Mit látsz? Mit hallasz? Mi történik a lével? Több vagy kevesebb van a csészében?
- Hagyd, hogy a reakció legalább két percig folytatódjon. Amikor már nem keletkezik több hab, nézd meg a 3. pohár alján lévő levet. Hasonlítsd össze a 2. csészével. Mit veszel észre a 3. csészében lévő folyadék színén? Sötétebb, világosabb vagy ugyanolyan, mint a 2. pohárban lévő? Mi a helyzet a 3. csészében lévő lé mennyiségével? Több vagy kevesebb van a 3. csészében a 2. csészéhez képest? Mit gondolsz, mi okozta a 3. csészében megfigyelt változásokat?
- Tegyétek vissza az 1-es csészét a tálba, hogy mindhárom csésze ismét sorrendben álljon. Hasonlítsd össze az egyes csészék színét és térfogatát. Melyik csésze különbözik leginkább a többitől? Miben különbözik?
- Öblítsd le a mérőkanaladat, hogy ne maradjon rajta szódabikarbóna. Ezután használd arra, hogy két evőkanál citromlevet adj a 3. csészébe. Mi történik, amikor citromlevet adsz a 3. csészébe? Észreveszel valamilyen különbséget a reakcióban ahhoz képest, amikor szódabikarbónát adtál hozzá? Miben különbözik ez a reakció? Miben ugyanaz?
- Hagyja, hogy a reakció körülbelül két percig folytatódjon, amíg nem keletkezik többé hab. Változott valami a 3. csészében, miután hozzáadtad a citromlevet? Ha igen, miben változott? Mit gondolsz, mi okozta a megfigyelt változásokat?
- Mérőkanállal mérj két evőkanál szódabikarbónát a vizes csészébe. Figyeld meg, mi történik, amikor hozzáadod a szódabikarbónát. Mit veszel észre a vízzel kapcsolatban? Megváltozott valami? Mit mond ez neked az áfonyalé és a szódabikarbóna reakciójáról? A szódabikarbóna mindig habzást okoz a folyadékokban, vagy csak bizonyos folyadékokban?
- Extra: Ha van elég áfonya- és citromlé, próbáld ki, hogy két egymás melletti csésze áfonyaléhez szódabikarbónát adsz. Hagyd, hogy a reakció lejátszódjon. Most adj citromlevet csak az egyik csészébe. Hasonlítsd össze a lé színét és térfogatát, valamint azt, hogy hogyan néz ki a hab a két csészében. Miben különbözik a két pohár?
- Extra: Próbálj meg két evőkanál citromlevet adni egy csésze áfonyaléhez, majd szódabikarbónát hozzáadni. Hogyan változtatja meg ez a reakciót?
- Extra: Próbáld meg növelni a hozzáadott szódabikarbóna mennyiségét. (Ügyeljen arra, hogy ez a tálban maradjon, hogy ne legyen rendetlen!) A több szódabikarbóna hozzáadása gyorsabbá teszi a reakciót? Növeli a hab mennyiségét?
- Extra: Egy felnőtt segítővel próbálj meg egy csésze áfonyalevet körülbelül egy percig mikrohullámú sütőben melegíteni, hogy meleg legyen (de ne legyen forró). Add a szódabikarbónát a meleg gyümölcsléhez. A lé hőmérséklete megváltoztatja a reakciót?
Megfigyelések és eredmények
Észrevehetted, hogy az áfonyalé színe megváltozott, amikor citromlevet vagy szódabikarbónát adtál hozzá. A szódabikarbóna hozzáadásával a lé sötétebb színűvé kellett volna válnia, míg a citromlé hozzáadásával kissé világosabbá vált. Ez az áfonyában található csodálatos pigmentek, az antociánok miatt történik, amelyek pH-indikátorként működnek. Az antociánok attól függően változtatják a színüket, hogy savval vagy bázissal lépnek-e reakcióba. Ebből a tevékenységből kitalálnád, hogy az antociánok sötétebbek lesznek, ha bázissal vagy savval érintkeznek? Ha bázist jósoltál, akkor igazad van! Savak jelenlétében pedig az antociánok világosabb színűvé válnak.”
Amikor szódabikarbónát adtál az áfonyaléhez, olyan reakció ment végbe, amely során gáz szabadult fel, amely nagy buborékokat, valamint kis buborékokat (habot) hoz létre a lében. Amikor azonban szódabikarbónát adtál a vizespohárba, nem történt semmi – nem keletkezett hab, csak egy kis zavaros víz. Miért nem okoz a szódabikarbóna olyan reakciót a vízben, mint az áfonyalében? A különbség az, hogy mivel az áfonyalé enyhén savas – reakcióba lép mindennel, ami bázikus. A szódabikarbóna bázis, ezért amikor olyan savval érintkezik, mint az áfonyalé, reakció lép fel. De ha a folyadék pH-semleges, mint a víz, akkor nem következik be reakció.
Végül talán azt is észrevetted, hogy a szódabikarbónás reakció után a 3. pohárban kevesebb volt a térfogat (a lé mennyisége). Ez azért van, mert a reakció során keletkezett habot maga a lé alkotta. (Valószínűleg meg tudtad állapítani, mert a hab hasonló színű volt.) Ezért kevesebb folyékony lé maradt a csészében, mert a lé egy része a reakció során habbá vált.
Még több felfedezni való
Savak, bázisok és a pH-skála, a Science Buddies
Káposztakémia – savak és bázisok meghatározása, a Scientific American
A savak mennyiségének mérése az ecetben indikátoroldattal történő titrálással, a Science Buddies
Tudományos tevékenység minden korosztálynak! from Science Buddies
Ezt a tevékenységet a Science Buddies
együttműködésével hoztuk el neked.