Scienza Under 18 IL SEMAFORO CHIMICO… COME MISURANO IL pH I CHIMICI… A cura di Zonca Davide e Marenghi Cristiano 3B chi IL SEMAFORO CHIMICO… COME MISURANO IL pH I CHIMICI… COME CUOCIONO LE UOVA I CHIMICI… COME I CHIMICI SCALDANO E RAFFREDDANO LE SOSTANZE… COME I CHIMICI SMASCHERANO LE SCRITTURE FALSE… COME CAMBIANO COLORE LE FOGLIE…

NH4NO3(S)+ H2O + Q → NH+4(aq)+ NO-3(aq)- Come i chimici scaldano o raffreddano senza fornelli e senza frigoriferi!! BEVANDA "CALDO-CALDO" Molte sostanze si sciolgono in acqua sviluppando calore. Questo fenomeno viene utilizzato per riscaldare bevande in assenza di fonti di calore tradizionali Contenuto: contengono cloruro di calcio (CaCl2) Caldo-Caldo:The al limone, caffé o cioccolata caldi in 40 secondi CaCl2(s) + H2O(l) → Ca2+ (aq) + 2Cl-(aq) + Q Il calore sviluppato riscalda la bevanda Verificare sperimentalmente l'avvenuto riscaldamento (misura delle temperature iniziali e finali con termometro ed eventualmente cronometro) BEVANDA "FREDDO-FREDDO Alcune sostanze si sciolgono in acqua assorbendo calore. Questo fenomeno viene utilizzato per raffreddare bevande in assenza di sistemi di refrigerazione tradizionali. Contenuto: contengono tiosolfato di sodio (Na2S2O3) Freddo-Freddo:The al limone o caffé freddo in 40 secondi Na2S2O3(s) + H2O(l) + Q → 2Na+ (aq) + S2O32-(aq) I cristalli di solido si sciolgono in acqua assorbendo calore e abbassando la temperatura della bevanda Verificare sperimentalmente l'avvenuto raffreddamento (misura delle temperature iniziali e finali con termometro ed eventualmente cronometro) SACCHETTI DEL FREDDO I sacchetti del “ghiaccio istantaneo” che si usano in palestra sfruttano una reazione endotermica Vengono utilizzati per curare piccoli infortuni in palestra Contenuto: contengono nitrato di ammonio (NH4NO3) Funzionamento: Quando il sacchetto è pronto all’uso i cristalli di solido si sciolgono in acqua assorbendo calore e abbassando la temperatura NH4NO3(S)+ H2O + Q → NH+4(aq)+ NO-3(aq)-

Come i chimici misurano il pH con ....il cavolo Il Succo di cavolo rosso Il cavolo rosso contiene dei pigmenti chiamati flavonoidi che si trovano in molte piante e che assumono colori diversi quando si trovano ambienti a diverso pH (per esempio i fiordalisi e i papaveri contengono la stessa molecola, ma poiché i primi hanno una linfa basica sono blu, i secondi che hanno una linfa acida sono rossi). Il succo di cavolo rosso assume diverse colorazioni quando si trova in soluzioni a diverso pH e si comporta cioè da indicatore acido-base molto efficace per stabilire una scala cromatica per la misura dell’acidità o basicità di una soluzione. Gli indicatori acido-base sono sostanze organiche che hanno la caratteristica di assumere colori diversi a seconda del pH. Tale proprietà è dovuta al fatto che essi si comportano da acidi o basi deboli. Ad esempio se si rappresenta un indicatore con la formula generale HInd, possiamo così scrivere la equazione chimica HInd + H2O  H3O+ +Ind - colore A colore B Materiali - Cavolo rosso - Acqua calda (bollente - Carta da filtro - Becher da 1L e da 250 mL - Materiali di uso quotidiano Procedimento Mettere in una provetta il materiale di cui si vuole determinare il pH (se è solido scioglierlo in acqua) aggiungere qualche goccia di indicatore : annotare il colore e confrontarlo con la scala cromatica..

Come i chimici cuociono le uova (senza fornello!!) Per cuocere l’uovo si sfruttano delle reazioni esotermiche che avvengono tra un solido e l’acqua. Si possono scegliere due tipi di solidi: l’ossido di calcio (calce viva) e l’idrossido di sodio (che si trova in commercio nei prodotti sgrassanti come ad esempio il Niagara). La reazione dell’ossido di calcio : CaO (s) + H2O(l) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + Q La reazione dell’idrossido di sodio: NaOH (s) + H2O(l) → → Na+ (aq) +OH-(aq) + Q Materiale occorrente: una ciotola (vetro pirex o porcellana da forno) un coperchio non a tenuta ossido di calcio (CaO) o Niagara granulare (idrossido di sodio NaOH al 70%) un uovo fresco acqua termometro Procedimento: Disporre sul fondo della ciotola il reattivo Porre l'uovo al centro della ciotola Ricoprire l'uovo con ulteriore reattivo Inserire il termometro nel reattivo Versare acqua nella ciotola I reattivi reagendo con l'acqua svilupperanno calore; questo sarà registrato dal termometro e dopo qualche minuto l'uovo sarà sodo. Collegamenti possibili: eventuale pericolosità reattivo di uso domestico (lettura etichetta e simboli di rischio e pericolosità)

Come i chimici….smascherano le scritture……… false!! Separazione dei coloranti degli inchiostri Il colore di molti inchiostri è dovuto alla presenza di miscele di sostanze colorate solubili in acqua (pennarelli o penne tradizionali) o in sostanze grasse (inchiostri di penne a sfera). La cromatografia è una tecnica di separazione che si basa sulle diverse “Affinità” che i componenti di una miscela manifestano nei confronti di diverse sostanze: è una tecnica molto utilizzata per separare (risolvere) le miscele nei singoli componenti, soprattutto quando queste sono omogenee e complesse. Le tecniche cromatografiche sono largamente utilizzate in ogni laboratorio di chimica, per separare e identificare i componenti di una miscela, per smascherare eventuali sofisticazioni La separazione cromatografica viene attuata facendo scorrere su di un materiale solido granulare (eventualmente imbevuto di un liquido opportuno) un adatto solvente e immettendo in questo flusso la miscela da separare. Materiale occorrente: carta cromatografia pennarelli preferibilmente scuri solventi(miscela eluente)in questo caso:butanolo, etanolo e ammoniaca becher Procedimento: prendere un pezzo di carta cromatografia tracciare una linea a distanza 2cm dal bordo, del pennarello con l’inchiostro versare l’ eluente nel becher. inserire la carta nel becher, coprire il becher con il vetrino d’orologio per evitare che evapori l’eluente aspettare che avvenga la separazione cromatografia estrarre la carta dal becher

Visualizzazione di una reazione: l’idrolisi del cloruro di terbutile Il semaforo chimico! Visualizzazione di una reazione: l’idrolisi del cloruro di terbutile Il cloruro di terbutile reagisce velocemente a temperatura ambiente con H2O producendo alcol terbutilico secondo una reazione di sostituzione nucleofila (idrolisi), rappresentata dall’equazione: (CH3)3CCl + H2O  (CH3)3COH + Cl- + H+ Materiale occorrente Cloruro di terbutile Soluzione di NaOH Soluzione di indicatore universale Beuta Procedimento: Mettere in una beuta sotto agitazione la soluzione di cloruro di terbutile con qualche goccia di indicatore Osservare la variazione di colore Aggiungere qualche goccia di NaOH per ripristinare il colore iniziale e osservare verde……via!

Come fanno le foglie a cambiare il colore da verde a giallo/rosso Separazione dei pigmenti di foglie di spinaci e/o cavolo nero Le piante contengono diversi pigmenti colorati che assorbono la radiazione solare in modo diverso in funzione della diversa struttura: la clorofilla, di colore verde, Durante la primavera e l’estate prevale il verde della clorofilla, in autunno, quando diminuisce l’attività fotosintetica,la clorofilla si decompone, si attenua il colore verde e diventano visibili gli altri pigmenti, specialmente il rosso e il giallo dei carotenoidi. Quando una pianta cresce al buio, le foglie diventano giallastre, colore tipico delle xantofille, prodotti dell’ossidazione dei caroteni. Materiale occorrente mortaio con pestello(per tritare le foglie secche di cavolo nero/spinaci carta cromatografia becher vetrino d’orologio capillare di vetro solventi(miscela eluente)in questo caso:miscela di acetone ed etere di petrolio camera cromatografica o di eluizione per lastrine. acetone per estrarre i pigmenti colorati Procedimento: seccare in stufa le foglio di cavolo nero/spinaci sbriciolare le foglie seccate di cavolo nero, nel mortaio con 1 pestello mettere le foglio sbriciolate in un becherino aggiungere un solvente per estrarre i pigmenti colorati(acetone) immergere il capillare nel becher e depositare alcune gocce del liquido sulla linea dei 2cm della lastra ripetere più volte la deposizione per aumentare la concentrazione del liquido inserire l’ eluente , nella camere cromatografia inserire la lastra della camera cromatografica, aspettare che sulla lastra avvenga la separazione cromatografia estrarre la lastra dalla camera cromatografica.