Pasează merișorul…vulcanul!

Concepte cheie
Chimie
Acizi
Baze
Reacții

Introducere
S-ar putea să vă placă sosul de merișoare, dar dacă ați gustat vreodată o merișoară adevărată, probabil că ați fost surprins de gustul ei – cu siguranță nu este la fel de dulce ca sosul sau boabele uscate îndulcite! Merișoarele pure și sucul de merișor sunt foarte acide la consum, dar pot fi delicioase atunci când sunt combinate cu alte ingrediente (cum ar fi coaja de portocală și zahărul).

Merișoarele sunt acide, asemănătoare cu lămâile sau limetele. Alimentele care sunt acide vor avea de obicei un gust acru sau acrișor, așa că le folosim pentru a înveseli o masă, dar rareori le mâncăm singure. (Vă puteți imagina cum ar fi să mâncați o lămâie întreagă – vai!) Pe lângă faptul că sunt acide, afinele conțin și un pigment special, care își schimbă culoarea și pe care îl putem folosi pentru a testa dacă ceva este un acid sau o bază. În această activitate vom folosi merișoarele (în acest caz, sucul de merișor) pentru a identifica acizii și bazele și pentru a observa reacțiile chimice create atunci când amestecați cele două. Cine ar fi știut că afinele sunt mult mai mult decât un sos?!

Context
Dacă ați primit vreodată suc de lămâie într-o tăietură și ați simțit acea înțepătură, atunci știți câte ceva despre acizi. Și probabil că știți și despre baze: Când vă spălați pe mâini și aveți acea senzație de alunecare de la săpun – asta este o bază. Majoritatea lichidelor sunt fie un acid, fie o bază, dar unii acizi și baze sunt mai puternici decât alții. Sucul de lămâie înțeapă atunci când te tai, deoarece este acid. Dar alte tipuri de acizi foarte puternici pot dizolva lemnul și metalul. Credeți sau nu, acidul din stomacul dumneavoastră (care ajută la dizolvarea alimentelor) este un acid foarte puternic. Dacă ați scăpa puțin din acidul gastric pe un bloc de lemn, acidul l-ar mânca direct prin el!

Pentru a măsura cât de acid sau bazic este un lichid, folosim scara pH. Această scală clasifică lichidele de la 0 la 14, 0 fiind cel mai acid, iar 14 fiind cel mai bazic. Putem identifica cât de acid sau de bazic este ceva prin testarea modului în care reacționează cu alte lucruri. În acest scop, folosim adesea indicatori de pH, care capătă culori diferite în funcție de expunerea lor la un acid sau la o bază.

Merișoarele sunt speciale deoarece conțin un indicator natural de pH – pigmenți numiți antociani, care își schimbă culoarea în funcție de pH-ul din mediul lor. În această activitate ne vom folosi de această abilitate specială a merișoarelor pentru a observa o reacție chimică și pentru a observa cum basicitatea sau aciditatea schimbă culoarea unui indicator de pH.

Materiale

• Trei căni de suc de afine pur, 100% (nu cocktail de suc de afine)
• Sodă de copt
• Suc de lămâie (patru linguri, aproximativ două lămâi, deoarece sucul proaspăt stors funcționează cel mai bine)
• Cele patru pahare transparente de sticlă sau de plastic
• Un castron sau o caserolă mare de plastic sau de sticlă transparentă (O tavă mare de sticlă pentru copt funcționează bine.)
• Lupă de măsurat (lingură)
• Cupa de măsurat (mărimea unei cești)
• Un loc de lucru plat care poate fi expus la unele vărsări (inclusiv suc de afine)

Preparare

• Utilizați cupa de măsurat pentru a măsura o ceașcă de suc de afine în trei dintre cupele transparente.
• Utilizați din nou cana de măsurat pentru a măsura o cană de apă în cea de-a patra cană transparentă.
• Dacă folosiți suc proaspăt de lămâie (recomandat), stoarceți zeama de lămâie și puneți sucul deoparte într-o cană sau castron.
• Puneți cele trei căni cu suc în ele una lângă alta în vasul mare. Vom numi ceașca din stânga ceașca 1, cea din mijloc este ceașca 2, iar ceașca din dreapta este ceașca 3. Ceașca cu apă este ceașca cu apă, care trebuie pusă deoparte deocamdată.

Procedură

• Utilizați lingura de măsurat pentru a măsura două linguri de suc de lămâie în ceașca 1. Comparați culoarea sucului de afine din ceașca 1, cu culoarea sucului din ceașca 2 (fără lămâie). Ce observați în legătură cu culoarea lichidului din paharul 1? S-a schimbat când ați adăugat sucul de lămâie? Dacă da, sucul de lămâie a făcut-o mai deschisă sau mai închisă?
• Puneți deoparte paharul 1 pentru moment.
• Utilizând lingura de măsurat, măsurați o lingură de bicarbonat de sodiu și turnați-o în paharul 3 (în dreapta). Ce se întâmplă când bicarbonatul de sodiu ajunge la sucul de afine? Ce observați? Ce auziți? Ce se întâmplă cu sucul? Este mai mult sau mai puțin în pahar?
• Îngăduiți ca reacția să continue timp de cel puțin două minute. Când nu se mai creează spumă, priviți sucul din fundul paharului 3. Comparați-l cu cel din paharul 2. Ce observați în legătură cu culoarea lichidului din paharul 3? Este mai închisă, mai deschisă sau la fel ca cea din paharul 2? Ce părere aveți despre volumul de suc din paharul 3? Este mai mult sau mai puțin în paharul 3 în comparație cu paharul 2? Ce credeți că a cauzat schimbările pe care le observați în paharul 3?
• Puneți paharul 1 înapoi în farfurie, astfel încât toate cele trei pahare să fie din nou aliniate în ordine. Comparați culoarea și volumul fiecărei cupe. Care ceașcă este cea mai diferită de celelalte? Ce o face diferită?
• Spălați lingura de măsurat, astfel încât să nu rămână bicarbonat de sodiu pe ea. Apoi folosiți-o pentru a adăuga două linguri de suc de lămâie în paharul 3. Ce se întâmplă când adăugați suc de lămâie în paharul 3? Observați vreo diferență în reacție față de momentul în care ați adăugat bicarbonat de sodiu? În ce fel este diferită această reacție? În ce fel este la fel?
• Îngăduiți ca reacția să continue timp de aproximativ două minute, până când nu se mai creează spumă. S-a schimbat ceva în paharul 3 după ce ați adăugat sucul de lămâie? Dacă da, ce este diferit? Ce credeți că a cauzat schimbările pe care le observați?
• Utilizați lingura de măsurat pentru a măsura două linguri de bicarbonat de sodiu în paharul cu apă. Observați ce se întâmplă atunci când adăugați bicarbonatul de sodiu. Ce observați la apă? S-a schimbat ceva? Ce vă spune acest lucru despre reacția dintre sucul de afine și bicarbonatul de sodiu? Bicarbonatul de sodiu face ca lichidele să facă spumă întotdeauna sau doar unele lichide?
• Extra: Dacă aveți suficient suc de afine și de lămâie, încercați să adăugați bicarbonat de sodiu la două căni alăturate de suc de afine. Lăsați reacția să aibă loc. Acum adăugați suc de lămâie în doar una dintre căni. Comparați culoarea și volumul sucului, precum și modul în care arată spuma în cele două cești. Ce este diferit la cele două pahare?
• Extra: Încercați să adăugați două linguri de suc de lămâie la o ceașcă de suc de afine și apoi adăugați bicarbonat de sodiu. Cum schimbă acest lucru reacția?
• Extra: Încercați să măriți cantitatea de bicarbonat de sodiu pe care o adăugați. (Asigurați-vă că păstrați acest lucru în farfurie, astfel încât să nu se murdărească!) Adăugarea unei cantități mai mari de bicarbonat de sodiu face ca reacția să aibă loc mai repede? Crește cantitatea de spumă?
• Extra: Cu ajutorul unui adult, încercați să încălziți la microunde o cană de suc de afine timp de aproximativ un minut, făcându-l călduț (dar nu fierbinte). Adăugați bicarbonatul de sodiu în sucul cald. Temperatura sucului modifică reacția?”

Observații și rezultate
Ați observat probabil că culoarea sucului de afine s-a schimbat atunci când ați adăugat suc de lămâie sau bicarbonat de sodiu. Adăugarea bicarbonatului de sodiu ar fi trebuit să facă sucul să capete o culoare mai închisă, în timp ce adăugarea sucului de lămâie l-a făcut ușor mai deschis. Acest lucru are loc din cauza pigmenților uimitori pe care îi conțin afinele, antocianii, care acționează ca un indicator de pH. Antocianii își schimbă culoarea în funcție de faptul că reacționează cu un acid sau cu o bază. Din această activitate ați putea ghici că antocianii devin mai întunecați atunci când intră în contact cu o bază sau cu un acid? Dacă ați prezis baza, ați avut dreptate! Iar în prezența acizilor, antocianii capătă o culoare mai deschisă.

Când ați adăugat bicarbonat de sodiu în sucul de afine, a avut loc o reacție care a eliberat un gaz, care creează bule mari, dar și bule mici (spumă) în suc. Când ați adăugat bicarbonat de sodiu în paharul cu apă, însă, nu s-a întâmplat nimic cu adevărat – nu s-a creat spumă, ci doar niște apă tulbure. De ce bicarbonatul de sodiu nu provoacă o reacție în apă așa cum o face în sucul de afine? Diferența este că, deoarece sucul de afine este ușor acid – acesta reacționează cu tot ceea ce este bazic. Bicarbonatul de sodiu este o bază, prin urmare, atunci când intră în contact cu un acid precum sucul de afine, are loc o reacție. Dar când lichidul are un pH neutru, așa cum este apa, nu are loc nicio reacție.

În cele din urmă, s-ar putea să fi observat, de asemenea, că volumul (cantitatea de suc) a fost mai mică în paharul 3 după reacția cu bicarbonat de sodiu. Acest lucru se datorează faptului că spuma creată de reacție era formată chiar din suc. (Probabil v-ați dat seama pentru că spuma avea o culoare similară.) Prin urmare, a rămas mai puțin suc lichid în pahar pentru că o parte din suc a devenit spumă în timpul reacției.

Mai multe de explorat
Acizi, baze și scara pH-ului, din Science Buddies
Cabbage Chemistry-Finding Acids and Bases, din Scientific American
Measuring the Amount of Acid in Vinegar by Titration with an Indicator Solution, din Science Buddies
Science Activity for All Ages! din Science Buddies

Acestă activitate vă este oferită în parteneriat cu Science Buddies

.