Passera tranbären…vulkanen!

Nyckelbegrepp
Kemi
Syror
Baser
Baser
Reaktioner

Introduktion
Du kanske tycker om tranbärssås, men om du någonsin smakat på riktiga tranbär blev du förmodligen förvånad över smaken – den är definitivt inte lika söt som såsen eller sötade torkade bär! Rena tranbär och tranbärsjuice är mycket syrliga att äta, men de kan vara utsökta när de kombineras med andra ingredienser (t.ex. apelsinskal och socker).

Tranbär är sura, i likhet med citroner eller limefrukter. Livsmedel som är sura smakar vanligtvis surt eller syrligt, så vi använder dem för att pigga upp en måltid, men vi äter dem sällan själva. (Kan du tänka dig att äta en hel citron – oj!) Förutom att vara sura innehåller tranbär också ett speciellt färgskiftande pigment som vi kan använda för att testa om något är en syra eller en bas. I den här aktiviteten kommer vi att använda tranbär (i det här fallet tranbärsjuice) för att identifiera syror och baser och för att observera de kemiska reaktioner som skapas när man blandar de två. Vem visste att tranbär var så mycket mer än sås!

Bakgrund
Om du någonsin har fått citronjuice i ett sår och känt det där sticket, så vet du lite om syror. Och du vet förmodligen också om baser: När du tvättar händerna och får den där hala känslan av tvålen – det är en bas. De flesta vätskor är antingen en syra eller en bas, men vissa syror och baser är starkare än andra. Citronsaft svider när du får den i ett sår eftersom den är sur. Men andra typer av mycket starka syror kan lösa upp trä och metall. Tro det eller ej, men syran i din mage (som hjälper till att lösa upp din mat) är en mycket stark syra. Om du släppte lite av din magsyra på ett träblock skulle syran äta sig rakt igenom det!

För att mäta hur sur eller basisk en vätska är använder vi pH-skalan. Denna skala rangordnar vätskor från 0 till 14, där 0 är det mest sura och 14 det mest basiska. Vi kan identifiera hur sur eller basisk något är genom att testa hur det reagerar med andra saker. Vi använder ofta pH-indikatorer för detta ändamål, som får olika färger beroende på om de utsätts för en syra eller en bas.

Cranberrys är speciella eftersom de innehåller en naturlig pH-indikator – pigment som kallas antocyaniner, som ändrar färg beroende på pH-värdet i deras omgivning. I den här aktiviteten kommer vi att använda denna speciella förmåga hos tranbär för att observera en kemisk reaktion och observera hur basiskhet eller surhet ändrar färgen på en pH-indikator.

Material

• Tre koppar ren, 100-procentig tranbärsjuice (inte tranbärsjuicecocktail)
• Bakpulver
• Citronsaft (fyra matskedar, cirka två citroner, färskpressad juice fungerar bäst)
• Fyra klara glas- eller plastmuggar
• En stor klar skål eller gryta av plast eller glas (en stor bakform av glas fungerar bra.)
• Mätsked (matsked)
• Mätbägare (storlek en kopp)
• En platt arbetsplats som kan utsättas för en del spill (inklusive tranbärsjuice)

Förberedelse

• Använd mätbägaren för att mäta upp en kopp tranbärsjuice i tre av de klara kopparna.
• Använd mätbägaren igen för att mäta upp en kopp vatten i den fjärde klara bägaren.
• Om du använder färsk citronsaft (rekommenderas), pressa citronen och lägg saften åt sidan i en bägare eller skål.
• Placera de tre bägarna med saft i dem sida vid sida i den stora skålen. Vi kallar koppen till vänster för kopp 1, den mittersta för kopp 2 och koppen till höger för kopp 3. Koppen med vatten är vattenkoppen, som ska ställas åt sidan tills vidare.

Procedur

• Använd din mätsked för att mäta upp två matskedar citronjuice i kopp 1. Jämför färgen på tranbärsjuicen i kopp 1, med färgen på saften i kopp 2 (utan citron). Vad lägger du märke till när det gäller färgen på vätskan i kopp 1? Förändrades den när du tillsatte citronsaften? Om så är fallet, gjorde citronsaften den ljusare eller mörkare?
• Sätt bägare 1 åt sidan för tillfället.
• Med hjälp av din mätsked mäter du en matsked bakpulver och häller det i bägare 3 (till höger). Vad händer när bakpulveret når tranbärsjuicen? Vad ser du? Vad hör du? Vad händer med saften? Är det mer eller mindre i koppen?
• Låt reaktionen fortsätta i minst två minuter. När det inte längre bildas något skum, titta på saften i botten av bägare 3. Jämför den med bägare 2. Vad lägger du märke till om färgen på vätskan i bägare 3? Är den mörkare, ljusare eller densamma som i bägare 2? Hur är det med volymen juice i bägare 3? Är det mer eller mindre i kopp 3 jämfört med kopp 2? Vad tror du orsakade de förändringar du observerar i kopp 3?
• Sätt tillbaka bägare 1 i din skål, så att alla tre bägare återigen står uppradade i ordning. Jämför färgen och volymen på varje kopp. Vilken kopp skiljer sig mest från de andra? Vad är det som gör att den skiljer sig åt?
• Skölj av din mätsked så att det inte finns någon bakpulver på den. Använd den sedan för att tillsätta två matskedar citronsaft i kopp 3. Vad händer när du tillsätter citronsaft i kopp 3? Märker du några skillnader i reaktionen jämfört med när du tillsatte bakpulver? På vilket sätt är den här reaktionen annorlunda? Hur är den densamma?
• Låt reaktionen fortsätta i ungefär två minuter, tills det inte längre bildas något skum. Förändrades något i kopp 3 efter att du tillsatte citronsaften? Om så är fallet, vad är annorlunda? Vad tror du orsakade de förändringar som du observerar?
• Använd din mätsked för att mäta upp två matskedar bakpulver i vattenkoppen. Observera vad som händer när du tillsätter bakpulveret. Vad lägger du märke till med vattnet? Har något förändrats? Vad säger detta om reaktionen mellan tranbärsjuice och bakpulver? Får bakpulver alltid vätskor att skumma, eller bara vissa vätskor?
• Extra: Om du har tillräckligt med tranbärs- och citronjuice kan du prova att tillsätta bakpulver till två koppar tranbärsjuice som står sida vid sida. Låt reaktionen äga rum. Tillsätt nu citronjuice till bara en av kopparna. Jämför färgen och volymen på saften samt hur skummet ser ut i de två kopparna. Vad skiljer sig åt mellan de två kopparna?
• Extra: Prova att tillsätta två matskedar citronsaft till en kopp tranbärsjuice och sedan tillsätta bakpulver. Hur förändrar detta reaktionen?
• Extra: Prova att öka mängden bakpulver som du tillsätter. (Se till att hålla detta i din skål så att det inte blir kladdigt!) Gör tillsättandet av mer bakpulver att reaktionen sker snabbare? Ökar det mängden skum?
• Extra: Med en vuxen medhjälpare kan du prova att mikrovågsugga en kopp tranbärsjuice i ungefär en minut, så att den blir varm (men inte het). Tillsätt bakpulveret i den varma saften. Ändrar saftens temperatur reaktionen?

Observationer och resultat
Du kanske har märkt att tranbärsjuicens färg förändrades när du tillsatte citronsaft eller bakpulver. Tillsättandet av bakpulver borde ha gjort att saften fick en mörkare färg medan tillsättandet av citronsaft gjorde den något ljusare. Detta sker på grund av de fantastiska pigment som tranbären innehåller, antocyaninerna, som fungerar som en pH-indikator. Antocyaniner ändrar färg beroende på om de reagerar med en syra eller en bas. Skulle du utifrån denna aktivitet kunna gissa att antocyaniner blir mörkare när de kommer i kontakt med en bas eller med en syra? Om du förutspådde bas har du rätt! Och i närvaro av syror blir antocyaniner ljusare i färgen.

När du tillsatte bakpulver till tranbärsjuicen skedde en reaktion som frigjorde en gas, vilket skapar stora bubblor samt små bubblor (skum) i juicen. När du tillsatte bakpulver till vattenkoppen hände dock ingenting – inget skum skapades, bara lite grumligt vatten. Varför orsakar inte bakpulver en reaktion i vatten på samma sätt som i tranbärsjuice? Skillnaden är att eftersom tranbärsjuice är något sur reagerar den med allt som är basiskt. Bakpulver är en bas, därför uppstår en reaktion när det kommer i kontakt med en syra som tranbärsjuice. Men när vätskan är pH-neutral, vilket vatten är, sker ingen reaktion.

Slutligt kanske du också har märkt att volymen (mängden juice) var mindre i bägare 3 efter bakpulverreaktionen. Detta beror på att det skum som skapades av reaktionen bestod av själva saften. (Du kunde förmodligen se det eftersom skummet hade en liknande färg.) Därför fanns det mindre flytande juice kvar i bägaren eftersom en del av juicen blev skum under reaktionen.

Mer att utforska
Syror, baser och pH-skalan, från Science Buddies
Cabbage Chemistry-Finding Acids and Bases, från Scientific American
Mätning av syrahalten i ättika genom titrering med indikatorlösning, från Science Buddies
Vetenskaplig aktivitet för alla åldrar!, från Science Buddies

Denna aktivitet ges i samarbete med Science Buddies