Doe mee met de draak: chemie voor de jongsten Teach article

Leeftijdsgroep: 4-8 jaar.

Materialen

• 4 tl natriumwaterstofcarbonaat (NaHCO3, ook bekend als natriumbicarbonaat of bakpoeder)
• Water – genoeg om de bodem van een vat (bv vaas of aquarium) tot een hoogte van 2 cm te vullen.
• 2 theelepels citroenzuur (korrels)
• Bellenblaasmengsel uit de winkel
• Klein aquarium of vergelijkbaar vat met rechte zijden
• Groot stuk papier om het vat te bedekken.

Werkwijze

1. Meng 4 tl natriumwaterstofcarbonaat met 2 theelepels citroenzuur

2. 

   Verspreid het mengsel over de bodem van het vat.

3. Giet wat water over het mengsel: waar komt het geluid vandaan?
4. Bedek de bovenkant van het vat met papier: waarom is het belangrijk om dat te doen?
5. Wacht 3-4 min.
6. Blaas zeepbellen terwijl je wacht – de kinderen kunnen dat ook doen. Met welk gas vullen we de zeepbellen dan? Wat weten we over het gas dat uit onze mond komt?
7. Til het papier van het vat en blaas er bellen overheen, terwijl er een paar vallen in het koolstofdioxidegas dat is gevormd. Waarom lijken de bellen een eindje boven de vloeistof te zweven en niet naar het oppervlak te vallen?

Over wat er gebeurt

Wanneer water wordt toegevoegd lossen het natriumwaterstofcarbonaat en het citroenzuur op en gaan reageren. Er wordt koolstofdioxidegas gevormd, dat een opvallend bruisen geluid maakt als het gas zich verspreidt door het vat.

Koolstofdioxidegas is dichter dan de omringende lucht, zodat het niet allemaal wegdrijft, maar er is ook een kans dat het ontsnapt door turbulentie in de lucht (en het is echt moeilijk om te zien waar het heen gaat omdat het geen kleur heeft). Daarom hebben we het papier over het vat gelegd en houden het daar tot al het gas is gevormd en alles klaar is voor de zeepbellen. De zeepbellen bevatten lucht, dus ze hebben een lagere dichtheid dan het koolstofdioxidegas; dit betekent dat het drijft bovenop het gas, waaruit blijkt dat het er is en waar het eindigt.

Als een zeepbel een tijdje drijft, zul je zien dat hij langzaam in omvang toeneemt. Dit komt doordat kooldioxidegas sneller in de bel gaat dan er lucht uitgaat. Dit maakt de bel ook zwaarder en hij zal uiteindelijk naar de bodem van de gaslaag zinken.

Ideeën voor nog meer experimenten

Wat zal er gebeuren als koolstofdioxidegas wordt gevormd in een plastic zak?

Leeftijdsgroep: 4-8 jaar

Materialen

• 1 limoen
• 4 andere citrusvruchten, b.v. citroen, grapefruit, sinaasappel, mandarijn enz.
• mesje om het fruit te schillen
• Groot doorzichtig vat (tenminste 20 cm diep)

Werkwijze

1. Vul het grote vat met water.
2. Bespreek wat er zou kunnen gebeuren als de vruchten in het water gedaan worden.
3. Laat de vruchten zwemmen. Waarom drijven sommige beter dan andere?
4. Schil de vruchten erg voorzichtig – zo dat de schil in één stuk heel blijft – en verwijder alle witte schilletjes van de vruchten.
5. Bespreek wat er zou kunnen gebeuren als de vruchten zonder hun schil terug in het water gedaan zouden worden.
6. Laat de vruchten weer zwemmen en kijk wat er gebeurt. Bespreek wat er is veranderd en hoe dat zou kunnen komen.
7. Pak elke vrucht en doe zijn “zwemvest” (zijn eigen schil) weer aan, doe ze daarna weer terug in het water. Welk effect heeft de schil?
8. Bespreek wat we zal gebeuren als de schillen zonder de vrucht in het water gedaan worden – doe dat dan , en kijk.

Wat gebeurt er?

De meeste hele citrusvruchten drijven in water, maar dit verandert zodra hun schil wordt verwijderd. De intacte vruchten drijven vanwege de grote hoeveelheid lucht die in het sponsachtige witte merg zit, waardoor ze een lagere dichtheid dan de geschilde vruchten hebben. Als de schil in één stuk wordt verwijderd, kunnen we het er omheen doen en weer af doen als een zwemvest en wordt het duidelijk dat de schil het verschil maakt bij het drijfvermogen van het fruit.

Het verschil tussen citroenen en limoenen is in dit opzicht interessant: beide vruchten hebben een dichtheid die dicht bij die van water ligt. Limoenen zinken echter altijd omdat ze een dichtheid hebben die iets hoger dan water is( omdat ze nauwelijks witte schil hebben), terwijl citroenen soms drijven en soms zinken , afhankelijk van hoeveel witte schil de vrucht bevat.

Idee voor een vervolgexperiment

Wat zal er gebeuren als we het met andere vruchten en groenten op dezelfde manier proberen?

Materialen

• Plantaardige olie
• 1 tl natriumwaterstofcarbonaat (ook bekend als natriumbicarbonaat of bakpoeder)
• 1 citroen
• 100 mL rodekoolsap^w1 of bosbessensap
• hoge, nauwe vaas
• drinkglas
• lepel

Werkwijze

1. Doe 1 tl natriumwaterstofcarbonaat in de vaas
2. Giet er plantaardige olie bovenop totdat de vaas tweederde vol is.
3. Bekijk de vaas aandachtig. Wat voor bellen stijgen naar boven? Waar gaan ze heen als ze het oppervlak bereikt hebben?

4. 

   Meng 100 mL sap met een beetje water – precies genoeg om de echte kleur te laten zien (paars voor kool, blauw voor bosbessen)

5. Bespreek welke kleur het sap zou kunnen krijgen als je het zuur maakt met citroenzuur.
6. Pers een beetje citroenzuur uit boven het sap en roer. Waarom verandert het van kleur?
7. Giet een beetje van dit sapmengsel in de plantaardige olie. Wat gebeurt er met de sapdruppels? Hoe bewegen ze? Wat kun je zeggen van de doorzichtige bellen die worden gevormd?
8. Kijk naar het sap op de bodem van de vaas. Welke kleur heeft het? Hoe verandert het na een tijdje?
9. Doe nog wat meer citroensap in de vaas als de reactie langzamer gaat.

Wat gebeurt er?

Het natriumwaterstofcarbonaat onderin de vaas bevat een beetje lucht dat gevangen zit in het poeder. Wanneer de plantaardige olie bovenop de lucht wordt gegoten vormt het belletjes die naar het oppervlak stijgen. Rode kool en bosbessen bevatten natuurlijke kleurstoffen die gevoelig zijn voor veranderingen in de zuurgraad en zij worden beide rood wanneer ze gemengd worden met zuur citroensap (pH 3). De rode sapdruppels zinken door de plantaardige olie want ze bevatten meestal water, dat een hogere dichtheid dan de olie heeft. Zodra het zure sap bij het natriumwaterstofcarbonaat komt, vindt een chemische reactie plaats, waarbij koolstofdioxidegas ontstaat en waardoor het sap minder zuur wordt. ( Natriumwaterstof-carbonaat is basisch wanneer het opgelost is in water, dus het neutraliseert zuur wanneer deze samen reageren.)

De grotere bellen koolstofdioxidegas stijgen dan snel naar het oppervlak van de olie, terwijl kleinere zich verzamelen op de oppervlakken van de sapdruppeltjes, waardoor deze ook omhoog drijven. Zodra het gas bovenaan vrijkomt, zinken de sapdruppels weer naar de bodem waar ze meer gas oppikken uit het reactiemengsel en weer opstijgen. Ze worden ook telkens een beetje meer alkalisch, waardoor wij de kleur weer terug zien veranderen in blauw of paars.

Idee voor een vervolgexperiment

Onderzoek hoeveel verschillende kleuren je kunt krijgen door alleen maar verschillende hoeveelheden citroensap en natriumwaterstofcarbonaat bij bosbessen- of rodekoolsap te doen.