Scienza Under 18

1. Scienza Under 18 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…

2. 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)-

3. Comei 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..

4. 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)

5. 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

6. Il semaforochimico! 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!

7. 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.