Kluczowe pojęcia
Chemia
Kwasy
Zasady
Reakcje
Wprowadzenie
Możesz lubić sos żurawinowy, ale jeśli kiedykolwiek spróbowałeś prawdziwej żurawiny, prawdopodobnie byłeś zaskoczony jej smakiem – zdecydowanie nie jest tak słodka jak sos lub słodzone suszone jagody! Czyste żurawiny i sok żurawinowy są bardzo cierpkie do jedzenia, ale mogą być pyszne, gdy połączone z innymi składnikami (takimi jak skórka pomarańczowa i cukier).
Żurawiny są kwaśne, podobne do cytryn lub limonek. Żywność, która jest kwaśna zazwyczaj ma kwaśny lub cierpki smak, więc używamy ich, aby rozjaśnić posiłek, ale rzadko jemy je same. (Wyobrażasz sobie zjedzenie całej cytryny?) Oprócz tego, że żurawina jest kwaśna, zawiera również specjalny pigment zmieniający kolor, który możemy wykorzystać do sprawdzenia, czy coś jest kwasem czy zasadą. W tym ćwiczeniu wykorzystamy żurawinę (w tym przypadku sok żurawinowy) do identyfikacji kwasów i zasad oraz do obserwacji reakcji chemicznych zachodzących po zmieszaniu tych dwóch składników. Kto wiedział, że żurawina to coś więcej niż sos?!
Kontekst
Jeśli kiedykolwiek miałeś sok z cytryny w skaleczeniu i czułeś to ukłucie, to wiesz co nieco o kwasach. I prawdopodobnie wiesz też o zasadach: Kiedy myjesz ręce i masz to śliskie uczucie od mydła – to jest zasada. Większość płynów jest albo kwasem, albo zasadą, ale niektóre kwasy i zasady są silniejsze od innych. Sok z cytryny szczypie, kiedy się nim skaleczysz, ponieważ jest kwaśny. Ale inne rodzaje bardzo silnych kwasów mogą rozpuszczać drewno i metal. Wierz lub nie, ale kwas w twoim żołądku (który pomaga rozpuszczać jedzenie) jest bardzo silnym kwasem. Jeśli upuścić trochę kwasu żołądkowego na blok drewna, kwas będzie jeść prawo przez niego!
Aby zmierzyć, jak kwaśny lub zasadowy ciecz jest, używamy skali pH. Ta skala klasyfikuje cieczy od 0 do 14, z 0 jest najbardziej kwaśny i 14 jest najbardziej zasadowy. Kwasowość lub zasadowość cieczy można określić, badając jej reakcję z innymi substancjami. Często używamy do tego celu wskaźników pH, które zmieniają kolor w zależności od tego, czy są wystawione na działanie kwasu czy zasady.
Żurawiny są wyjątkowe, ponieważ zawierają naturalny wskaźnik pH – pigmenty zwane antocyjanami, które zmieniają kolor w zależności od pH ich środowiska. W tym ćwiczeniu wykorzystamy tę specjalną zdolność żurawin do obserwacji reakcji chemicznej i zaobserwujemy, jak zasadowość lub kwasowość zmienia kolor wskaźnika pH.
Materiały
- Trzy filiżanki czystego, stuprocentowego soku żurawinowego (nie koktajlu z soku żurawinowego)
- Soda oczyszczona
- Sok z cytryny (cztery łyżki stołowe, około dwie cytryny, jako świeżo wyciśnięty sok działa najlepiej)
- Cztery szklane lub plastikowe kubki
- Jedna duża plastikowa lub szklana przezroczysta miska lub naczynie do zapiekanek (Duża szklana forma do pieczenia działa dobrze.)
- Łyżka pomiarowa (łyżka stołowa)
- Miarka (rozmiar jednej filiżanki)
- Płaskie stanowisko pracy, które może być narażone na niektóre rozlania (w tym soku żurawinowego)
Przygotowanie
- Użyj miarki do odmierzenia jednej filiżanki soku żurawinowego do trzech przezroczystych kubków.
- Użyj miarki ponownie, aby odmierzyć jedną filiżankę wody do czwartej filiżanki.
- Jeśli używasz świeżego soku z cytryny (zalecane), wyciśnij sok z cytryny i odłóż go na bok w filiżance lub miseczce.
- Umieść trzy filiżanki z sokiem obok siebie w dużym naczyniu. Filiżankę po lewej nazwiemy filiżanką 1, środkowa to filiżanka 2, a filiżanka po prawej to filiżanka 3. Filiżanka z wodą to filiżanka z wodą, którą na razie należy odstawić na bok.
Procedura
- Użyj łyżki miarowej, aby odmierzyć dwie łyżki soku z cytryny do filiżanki 1. Porównaj kolor soku żurawinowego w filiżance 1 z kolorem soku w filiżance 2 (bez cytryny). Co zauważyłeś o kolorze płynu w filiżance 1? Czy zmienił się on po dodaniu soku z cytryny? Jeśli tak, czy sok z cytryny uczynił go jaśniejszym czy ciemniejszym?
- Odłóż na razie kubek 1 na bok.
- Używając łyżki miarowej, odmierz jedną łyżkę stołową sody oczyszczonej i wsyp ją do kubka 3 (po prawej). Co się stanie, gdy soda oczyszczona dotrze do soku żurawinowego? Co widzisz? Co słyszysz? Co się dzieje z sokiem? Czy jest go więcej czy mniej w kubku?
- Pozwól, aby reakcja trwała przez co najmniej dwie minuty. Kiedy nie tworzy się już piana, spójrz na sok na dnie kubka nr 3. Porównaj go z kubkiem 2. Co zauważyłeś na temat koloru cieczy w kubku 3? Czy jest on ciemniejszy, jaśniejszy czy taki sam jak w kubku 2? Co z objętością soku w kubku 3? Czy jest go więcej czy mniej w kubku 3 w porównaniu z kubkiem 2? Jak myślisz, co spowodowało zmiany, które zaobserwowałeś w kubku 3?
- Włóż kubek 1 z powrotem do naczynia, tak aby wszystkie trzy kubki były ponownie ustawione w kolejności. Porównaj kolor i objętość każdej filiżanki. Która filiżanka najbardziej różni się od pozostałych? Co sprawia, że jest inny?
- Opłucz swoją łyżkę miarową tak, aby nie było na niej sody oczyszczonej. Następnie użyj jej do dodania dwóch łyżek stołowych soku z cytryny do kubka 3. Co się stanie, gdy dodasz sok z cytryny do kubka 3? Czy zauważyłeś jakieś różnice w reakcji w porównaniu do tej, gdy dodałeś sodę oczyszczoną? Czym różni się ta reakcja? W jaki sposób jest taka sama?
- Pozwól, aby reakcja trwała przez około dwie minuty, aż nie będzie już powstawać piana. Czy coś się zmieniło w kubku 3 po dodaniu soku z cytryny? Jeśli tak, co jest inne? Jak myślisz, co spowodowało zmiany, które zaobserwowałeś?
- Użyj łyżki miarowej, aby odmierzyć dwie łyżki sody oczyszczonej do kubka z wodą. Obserwuj, co się dzieje, gdy dodajesz sodę oczyszczoną. Co zauważyłeś o wodzie? Czy coś się zmieniło? Co ci to mówi o reakcji soku żurawinowego i sody oczyszczonej? Czy soda oczyszczona zawsze powoduje pienienie się płynów, czy tylko niektórych płynów?
- Extra: Jeśli masz wystarczająco dużo soku żurawinowego i cytrynowego, spróbuj dodać sodę oczyszczoną do dwóch filiżanek soku żurawinowego ustawionych obok siebie. Pozwól, aby nastąpiła reakcja. Teraz dodaj sok z cytryny do jednej z filiżanek. Porównaj kolor i objętość soku, a także wygląd piany w obu kubkach. Co jest innego w tych dwóch kubkach?
- Extra: Spróbuj dodać dwie łyżki stołowe soku z cytryny do filiżanki soku żurawinowego, a następnie dodać sodę oczyszczoną. Jak to zmieni reakcję?
- Extra: Spróbuj zwiększyć ilość sody oczyszczonej, którą dodajesz. (Upewnij się, że trzymasz to w swoim naczyniu, żeby nie było bałaganu!) Czy dodanie większej ilości sody oczyszczonej sprawia, że reakcja zachodzi szybciej? Czy zwiększa ilość piany?
- Extra: Z dorosłym pomocnikiem, spróbuj podgrzać w mikrofalówce jedną filiżankę soku żurawinowego przez około minutę, czyniąc go ciepłym (ale nie gorącym). Dodaj sodę oczyszczoną do ciepłego soku. Czy temperatura soku zmienia reakcję?
Obserwacje i wyniki
Możesz zauważyć, że kolor soku żurawinowego zmienił się po dodaniu soku z cytryny lub sody oczyszczonej. Dodanie sody oczyszczonej powinno sprawić, że sok zmieni kolor na ciemniejszy, natomiast dodanie soku z cytryny sprawiło, że stał się on nieco jaśniejszy. Dzieje się tak z powodu niesamowitych pigmentów, które zawierają żurawiny, antocyjanów, które działają jako wskaźnik pH. Antocyjany zmieniają kolor w zależności od tego, czy wchodzą w reakcję z kwasem, czy z zasadą. Czy na podstawie tej aktywności zgadniesz, że antocyjany ciemnieją, gdy wchodzą w kontakt z zasadą czy z kwasem? Jeśli przewidziałeś zasadę, masz rację! A w obecności kwasów antocyjany stają się jaśniejsze w kolorze.
Gdy dodałeś sodę oczyszczoną do soku żurawinowego, zaszła reakcja, która uwolniła gaz, który tworzy duże bąbelki, jak również małe bąbelki (pianę) w soku. Kiedy jednak dodałeś sodę oczyszczoną do kubka z wodą, nic się tak naprawdę nie stało – nie powstała piana, tylko trochę mętna woda. Dlaczego soda oczyszczona nie wywołuje w wodzie takiej reakcji, jak w soku żurawinowym? Różnica polega na tym, że ponieważ sok żurawinowy jest lekko kwaśny – reaguje ze wszystkim, co jest zasadowe. Soda oczyszczona jest zasadą, więc kiedy wchodzi w kontakt z kwasem, takim jak sok żurawinowy, zachodzi reakcja. Ale kiedy ciecz ma neutralne pH, tak jak woda, nie zachodzi żadna reakcja.
Na koniec, mogłeś również zauważyć, że objętość (ilość soku) była mniejsza w kubku 3 po reakcji z sodą oczyszczoną. Jest to spowodowane tym, że piana powstała w wyniku reakcji składała się z samego soku. (Dlatego w kubku pozostało mniej płynnego soku, ponieważ część soku spieniła się podczas reakcji.
Więcej do odkrycia
Kwasy, zasady i skala pH, od Science Buddies
Cabbage Chemistry-Finding Acids and Bases, od Scientific American
Measuring the Amount of Acid in Vinegar by Titration with an Indicator Solution, od Science Buddies
Science Activity for All Ages! z Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies
.