Ο τρόπος του δράκου: χημεία για τα μικρά παιδιά Teach article

Άσκηση 1: Σαπουνόφουσκες που επιπλέουν
Ηλικιακή ομάδα: 4-8 ετών

Υλικά

• 4 κουταλιές της σούπας όξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO3 επίσης γνωστό ως διττανθρακικό νάτριο και μαγειρική σόδα)
• Νερό – αρκετό για να γεμίσει το βαθύ δοχείο σε ύψος 2 εκατοστών
• 2 κουταλιές της σούπας κιτρικό οξύ
• Ένα έτοιμο μίγμα για σαπουνόφουσκες
• Ένα μικρό ενυδρείο ή παρόμοιο δοχείο με ίσιες πλευρές
• Ένα κομμάτι χαρτί για να καλυφθεί από επάνω το δοχείο

Διαδικασία

1. Αναμείξτε 4 κουταλιές της σούπας όξινου ανθρακικού νατρίου με 2 κουταλιές κιτρικού οξέως.
2. Απλώστε το μίγμα στον πάτο του δοχείου.

3. Ρίξτε λίγο νερό πάνω στο μίγμα: από πού έρχεται ο ήχος;
4. Καλύψτε το δοχείο με χαρτί: γιατί είναι σημαντικό να το κάνουμε αυτό;
5. Περιμένετε 3-4 λεπτά.
6. Όσο περιμένετε κάντε σαπουνόφουσκες – αυτό μπορούν να το κάνουν και τα παιδιά. Με τι είδους αέριο τις γεμίζουμε; Τι ξέρουμε για το αέριο που βγαίνει από το στόμα μας;
7. Σηκώστε το χαρτί από το δοχείο και φυσήξτε σαπουνόφουσκες από πάνω του, αφήνοντας μερικές να πέσουν στο διοξείδιο του άνθρακα που έχει σχηματιστεί. Γιατί φαίνεται να επιπλέουν οι φούσκες αρκετά πάνω από το υγρό και δεν πέφτουν στην επιφάνειά του;

Σχετικά με το τι συμβαίνει

Όταν προστίθεται το νερό, το όξινο ανθρακικό νάτριο και το κιτρικό οξύ διαλύονται σε αυτό και αρχίζουν να αντιδρούν. Δημιουργείται αέριο διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο κάνει ένα χαρακτηριστικό θόρυβο αφρισμού καθώς το αέριο απλώνεται στο δοχείο.

Το αέριο διοξείδιο του άνθρακα είναι πιο πυκνό από τον γύρω αέρα οπότε δεν φεύγει όλο, αλλά υπάρχει ακόμα πιθανότητα να διαφύγει εξαιτίας αναταραχών στον αέρα (και είναι πολύ δύσκολο να δεις που πηγαίνει καθώς είναι άχρωμο). Αυτός είναι ο λόγος που βάζουμε το χαρτί πάνω από το δοχείο και το αφήνουμε εκεί μέχρι να σχηματιστεί όλο το αέριο και να είναι όλα έτοιμα για τις σαπουνόφουσκες. Οι σαπουνόφουσκες περιέχουν αέρα, οπότε έχουν μικρότερη πυκνότητα από το αέριο διοξείδιο του άνθρακα· αυτό συνεπάγεται ότι επιπλέουν πάνω στο αέριο, δείχνοντας ότι το αέριο είναι εκεί και πού τελειώνει.

Εάν μία σαπουνόφουσκα συνεχίσει να επιπλέει για λίγο, θα δείτε ότι σιγά σιγά μεγαλώνει. Αυτό οφείλεται στο ότι το αέριο διοξείδιο του άνθρακα μπαίνει μέσα στην σαπουνόφουσκα πιο γρήγορα από ότι βγαίνει ο αέρας έξω από αυτή. Αυτό κάνει την φούσκα βαρύτερη και τελικά θα βυθιστεί στο κάτω μέρος του αέριου στρώματος.

Ιδέα για ένα πείραμα ως συνέχεια

Τι θα συμβεί εάν το αέριο διοξείδιο του άνθρακα σχηματιστεί μέσα σε μία πλαστική σακούλα;

Ηλικιακή ομάδα: 4-8 ετών

Υλικά

• 1 μοσχολέμονο
• 4 άλλα εσπεριδοειδή, π.χ. λεμόνια, γκρέιπφρουτ, πορτοκάλια, μανταρίνια, κτλ.
• Ένα μαχαίρι για το ξεφλούδισμα φρούτων
• Ένα μεγάλο διαφανές δοχείο (με βάθος τουλάχιστον 20 εκατοστά)

Διαδικασία

1. Γεμίστε το μεγάλο δοχείο με νερό.
2. Συζητήστε τι μπορεί να συμβεί όταν ρίξουμε τα φρούτα στο νερό.
3. Ας αφήσουμε τα φρούτα να «πάνε για κολύμπι». Γιατί μερικά επιπλέουν καλύτερα από τα άλλα;
4. Ξεφλουδίστε τα φρούτα πολύ προσεχτικά – έτσι ώστε η φλούδα να παραμείνει ένα συμπαγές κομμάτι – και αφαιρέστε όλη την άσπρη ψίχα από τα φρούτα.
5. Συζητήστε τι μπορεί να συμβαίνει όταν τα φρούτα ξαναρίχνονται στο νερό χωρίς την φλούδα τους.
6. Αφήστε να φρούτα να «κολυμπήσουν» ξανά και δείτε τι γίνεται. Συζητήστε τι έχει αλλάξει και γιατί μπορεί αυτό να συμβαίνει.
7. Πάρτε κάθε φρούτο και βάλτε του το «σωσίβιό» του (την φλούδα του) και μετά ξαναβάλτε τα στο νερό. Τι επίδραση έχει η φλούδα;
8. Συζητήστε τι θα συμβεί όταν ρίξετε τις φλούδες στο νερό χωρίς το φρούτο – μετά δοκιμάστε το και δείτε.

Σχετικά με το τι συμβαίνει

Τα περισσότερα εσπεριδοειδή επιπλέουν στο νερό όταν είναι ολόκληρα, αλλά αυτό αλλάζει όταν αφαιρεθεί η φλούδα τους. Τα ανέπαφα φρούτα επιπλέουν γιατί μεγάλες ποσότητες αέρα κατακρατιούνται στην σπογγώδη άσπρη ψίχα, κάτι που τους δίνει μικρότερη πυκνότητα από τα ξεφλουδισμένα φρούτα. Εάν η φλούδα αφαιρεθεί ως ένα κομμάτι, μπορούμε να την βάζουμε και να την βγάζουμε από το φρούτο, σαν ένα σωσίβιο και γίνεται εμφανής η διαφορά που κάνει η φλούδα στην άνωση που ασκείται στο φρούτο.

Από αυτή την άποψη η διαφορά μεταξύ λεμονιών και μοσχολεμονιών είναι ενδιαφέρουσα. Καί τα δύο φρούτα έχουν πυκνότητα πολύ κοντά σε αυτή του νερού. Όμως τα μοσχολέμονα πάντα βυθίζονται, καθώς έχουν ελαφρώς μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό (γιατί δεν έχουν σχεδόν καθόλου άσπρη ψίχα), ενώ τα λεμόνια άλλοτε επιπλέουν και άλλοτε βυθίζονται, ανάλογα με το πόση άσπρη ψίχα περιέχουν.

Ιδέα για ένα πείραμα ως συνέχεια

Τι θα συμβεί αν δοκιμάσουμε το ίδιο με άλλα φρούτα και λαχανικά;

Υλικά

• Φυτικό λάδι
• 1 κουταλιά της σούπας όξινου ανθρακικού νατρίου (γνωστό και ως διττανθρακικό νάτριο)
• 1 λεμόνι
• 100 ml χυμού από κόκκινο λάχανο^w1 ή μύρτιλο.
• Ένα ψηλό και λεπτό γυάλινο δοχείο
• Ένα ποτήρι
• Ένα κουτάλι

Διαδικασία

1. Βάλτε στο βάζο 1 κουταλιά της σούπας όξινο ανθρακικό νάτριο.
2. Ρίξτε από επάνω φυτικό λάδι έτσι ώστε να γεμίσουν περίπου τα δύο τρίτα του δοχείου.

3. Παρακολουθήστε το δοχείο πολύ προσεκτικά. Τι είδους φυσαλίδες ανεβαίνουν προς τα πάνω; Πού πάνε αφού φτάσουν στην επιφάνεια;
4. Αναμείξτε 100 ml χυμού με λίγο νερό – ίσα ίσα για να φανεί το πραγματικό του χρώμα (μωβ για το λάχανο, μπλε για το μύρτιλο).
5. Συζητήστε τι χρώμα μπορεί να πάρει ο χυμός εάν τον κάνουμε ξινό χρησιμοποιώντας χυμό λεμονιού.
6. Στύψτε λίγο λεμόνι στο χυμό και αναδεύστε. Γιατί αλλάζει το χρώμα;
7. Ρίξτε λίγο από αυτό το μίγμα του χυμού στο φυτικό έλαιο. Τι συμβαίνει στα σταγονίδια του χυμού; Πώς κινούνται; Τι γίνεται με τις διαφανείς φυσαλίδες που σχηματίζονται;
8. Δείτε τον χυμό στον πάτο του δοχείου. Τι χρώμα έχει; Πώς αλλάζει μετά από λίγο;
9. Εάν η αντίδραση επιβραδύνεται, προσθέστε λίγο ακόμα χυμό λεμονιού στο βάζο.

Σχετικά με το τι συμβαίνει

Το όξινο ανθρακικό νάτριο στον πάτο του δοχείου περιέχει λίγο αέρα παγιδευμένο στην σκόνη. Όταν χύνεται το φυτικό έλαιο πάνω του, ο αέρας σχηματίζει φυσαλίδες που ανεβαίνουν στην επιφάνεια. Το κόκκινο λάχανο και το μύρτιλο περιέχουν φυσικές βαφές οι οποίες είναι ευαίσθητες σε αλλαγές στην οξύτητα και γίνονται καί οι δύο κόκκινες όταν αναμειχθούν με χυμό λεμονιού, που είναι όξινος (pH 3). Οι κόκκινες σταγόνες του χυμού περνούν μέσα από το φυτικό έλαιο γιατί περιέχουν κυρίως νερό, το οποίο έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το λάδι. Όταν ο όξινος χυμός έρθει σε επαφή με το όξινο ανθρακικό νάτριο ξεκινά μία χημική αντίδραση, κατά την οποία παράγεται αέριο διοξείδιο του άνθρακα, κάνοντας τον χυμό λιγότερο όξινο. (Το όξινο ανθρακικό νάτριο είναι αλκαλικό όταν διαλύεται στο νερό, οπότε εξουδετερώνει το οξύ όταν αντιδρούν μεταξύ τους).

Οι μεγαλύτερες φυσαλίδες του διοξειδίου του άνθρακα μπορούν κατόπιν να ανέβουν γρήγορα στην επιφάνεια του λαδιού, ενώ οι μικρότερες μαζεύονται στην επιφάνεια των σταγονιδίων του χυμού, κάνοντάς τες να επιπλέουν και αυτές προς τα πάνω. Όταν το αέριο απελευθερώνεται στην επιφάνεια, τα σταγονίδια του χυμού βυθίζονται ξανά στον πάτο, όπου παίρνουν και άλλο αέριο από την αντίδραση και ανεβαίνουν ξανά. Επίσης γίνονται λίγο πιο αλκαλικά κάθε φορά, κάτι βλέπουμε ως αλλαγή στο χρώμα προς το μπλε ή μωβ.

Ιδέα για ένα πείραμα ως συνέχεια

Δείτε πόσα διαφορετικά χρώματα μπορείτε να έχετε προσθέτοντας μόνο διαφορετικές ποσότητες χυμού λεμονιού και όξινου ανθρακικού νατρίου σε χυμό από μύρτιλο ή/και κόκκινο λάχανο.