Esperimenti semplici di reazioni con acidi e basi

In questo articolo vedremo tre diverse e interessanti applicazioni pratiche delle reazioni con acidi e basi. Ogni liquido che incontri avrà probabilmente tratti acidi o basici. L’acqua (H2O), invece, può essere sia un acido che una base, a seconda di come la si guarda: può essere considerata un acido in alcune reazioni e una base nelle altre. Anche nella nostra cucina abbiamo numerosi acidi e basi che possono essere impiegati proficuamente per dei semplici esperimenti casalinghi, quali: gonfiare un palloncino con l’anidride carbonica, trasformare il latte in una colla, cucinare in un acido o in una base.

Nel mondo esistono milioni di sostanze chimiche. Alcune di esse hanno proprietà acide ed altre basiche. Gli acidi sono sostanze che poste in acqua liberano ioni idrogeno (H+), o idrogenioni. Le basi sono sostanze che poste in acqua liberano ioni idrossido (OH). Questi ultimi reagiscono con gli ioni idrogeno formando molecole d’acqua: H+ + OH = H2O, per cui le sostanze basiche fanno diminuire la concentrazione degli ioni idrogeno. Una soluzione ricca di ioni idrogeno è acida, una povera di ioni idrogeno è basica.

Gli acidi e le basi sono stati conosciuti per le loro proprietà sin dai primi giorni della chimica sperimentale. Le soluzioni acquose di acidi hanno un sapore aspro o acido. I limoni, il pompelmo e il lime hanno un sapore aspro perché contengono acido citrico e acido ascorbico (vitamina C). Un altro acido comune è l’aceto, che è il liquido acido prodotto quando sidro di mele, succo d’uva o altri succhi vegetali fermentano oltre la formazione di alcol. L’aceto è una soluzione acquosa al 5% di acido acetico.

La differenza nel donare ioni fra un acido (ad es. HCl) e una base (ad es. NaOH).

Oltre ad avere un sapore aspro, gli acidi neutralizzano le basi. Quindi, le basi sono considerate l’opposto chimico degli acidi. Le più comuni reazioni acido-base avvengono in soluzioni acquose. Nella reazione di un acido con una base in soluzione acquosa, gli ioni idrogeno (H+) dell’acido reagiscono con gli ioni idrossido (OH) della base per fornire acqua. Il secondo prodotto è un sale, che è composto dallo ione metallico positivo dalla base e dallo ione negativo dell’acido. In pratica:

Acido + Base -> Sale + Acqua

La forza di un acido o base è determinata dall’entità della sua ionizzazione in soluzione acquosa. Gli acidi forti (come l’acido cloridrico, HCl) sono ionizzati al 100% in soluzione acquosa, mentre gli acidi deboli, come l’acido acetico, sono ionizzati meno del 5%. Sperimentalmente, l’entità della ionizzazione viene determinata misurando la conduttanza elettrica delle soluzioni. Gli acidi e le basi forti sono elettroliti forti – dunque buoni conduttori di elettricità – e gli acidi e le basi deboli sono elettroliti deboli.

Alcuni comuni esempi di acidi e basi che incontriamo nella vita quotidiana.

Due tipici esempi di acidi deboli deboli sono l’acido acetico (CH3COOH) e l’acido carbonico (H2CO3), mentre un tipico esempio di base debole è l’ammoniaca (NH3). Viceversa, tipici esempi di acidi forti sono l’acido cloridrico (HCl), l’acido nitrico (HNO3) e l’acido solforico (H3PO4), mentre tipici esempi di basi forti sono l’idrossido di sodio (NaOH) e l’idrossido di potassio (KOH). Gli acidi forti sono solitamente pericolosi e vanno dunque maneggiati con cautela e con le dovute protezioni.

Gonfiare un palloncino con la CO2

Conoscete un modo per gonfiare un palloncino senza soffiarci dentro e senza usare la pompa per bicicletta o attrezzi similari? Un’idea potrebbe essere quella di mettere acqua e idrolitica in una bottiglia e attaccare per bene il palloncino al collo della bottiglia. Ma vi è un modo ancora più semplice che utilizza materiali che abbiamo di solito già a casa: aceto (un acido) e bicarbonato di sodio (una base).

Dunque, l’esperimento che ora proponiamo introduce il concetto di reazione chimica acido-base, producendo in questo caso un sale (acetato di sodio), acqua e anidride carbonica (CO2), secondo la reazione chimica: CH3COOH + NaHCO3 = CH3COONa + H2O + CO2. La domanda che vi faccio è: quanto si riesce a gonfiare il palloncino? Esploderà? E con acqua e idrolitina si gonfia di più o di meno? Non potete sapere già la risposta. Dunque, non resta che provare.

La reazione chimica associata a questo esperimento.

Il materiale occorrente per questa esperienza è davvero limitato:

  • Un matraccio di plastica (o una bottiglietta di vetro)
  • Bicarbonato di sodio (almeno due cucchiaini)
  • Aceto di vino (bianco o nero)
  • Un palloncino colorato
  • Detergente per piatti
  • Colorante alimentare

Riempi il matraccio di plastica con l’aceto e aggiungi uno schizzo di detergente per piatti. Mettici la mano sopra e sbattila per far fare la schiuma al detergente. Solo ora aggiungi il colorante: se si aggiunge il colore prima di mettere l’aceto le bolle saranno profondamente colorate. Aggiungi ora la punta di un cucchiaino di bicarbonato nel palloncino. Attacca il palloncino al collo del matraccio o della bottiglietta e fai entrare il bicarbonato a contatto con l’aceto, il che avvierà la reazione.

Metti sempre e solo il ​​palloncino sull’apertura del matraccio / bottiglietta, fissandolo molto bene con un elastico o dello scotch. Non chiuderla mai con un tappo perché ciò realizzerebbe una sorta di bomba, e può essere pericoloso. Puoi “ricaricare” la reazione con altro bicarbonato di sodio e aceto. Se, in qualche momento, vuoi sbattere il matraccio /bottiglietta, fallo mettendo la mano sopra l’apertura. La schiuma finirà dentro il palloncino assieme all’anidride carbonica. Buon divertimento!

Il palloncino si gonfia una volta che il bicarbonato in esso contenuto è caduto nell’aceto e la miscela è stata fortemente agitata. (fonte: Sbalordiscienza)

Evita di far andare la schiuma-miscuglio negli occhi o nella bocca. Se va negli occhi, lavali. Non bere il contenuto della bottiglia. Evita il contatto con l’aceto che non ha reagito e con il detergente non diluito: entrambi possono irritare la pelle o le mucose. Se vuoi osservare meglio la reazione, in mezzo bicchiere d’acqua, versa alcuni cucchiaini di bicarbonato di sodio e mescola in modo da ottenere una soluzione abbastanza concentrata. Nello stesso bicchiere, versate ora un cucchiaio d’aceto.

Come potrete osservare, si svilupperà un’abbondante produzione di bollicine. Che cosa è successo? È avvenuta una reazione chimica tra il bicarbonato (sostanza basica) e l’aceto (sostanza acida). Queste due sostanze hanno reagito fra loro, producendo un sale, acqua e anidride carbonica. È stato proprio questo gas a produrre le bollicine che avete osservato. In generale, si produce un sale e altre sostanze. Se volete rendere più intensa la reazione, usate acqua calda (non bollente).

Come trasformare il latte in colla

Possiamo bere il latte, versarlo nei nostri cereali e usarlo per molte ricette, ma avete mai pensato di usarlo come colla? Ora puoi trasformare il latte in colla con questo divertente esperimento scientifico. Provalo per scoprire come fare una buona colla fai-da-te. Il materiale necessario è: 1 tazza e 1/2 di latte, 3 cucchiaini di aceto bianco, del bicarbonato di sodio, acqua, una padella e un filtro.

Segui ora le seguenti istruzioni passo-passo:

  • Versa 1 tazza e 1/2 di latte nella padella a fuoco medio. Lascialo scaldare fin quando non è caldo.
  • Una volta che il latte è caldo, aggiungi 3 cucchiaini di aceto bianco.
  • A fuoco medio-basso, agita la miscela. Vedrai apparire noduli di latte o cagliata. Ciò accade quando il liquido ed i solidi iniziano a separarsi.
  • Una volta che avete un sacco di grumi, filtrate il liquido usando un colino.
  • Dovresti essere in grado di modellare i grumi in una palla. Sarà viscido.
  • Rimetti il pezzo nella padella. Aggiungi un cucchiaio di bicarbonato e una piccola quantità di acqua.
  • Mescola e riscalda la miscela a fuoco medio fino a quando comincia a bollire.
  • Una volta che la miscela bolle, rimuoverla dal fuoco e lasciarla raffreddare.
  • Dovrebbe assomigliare ad una pasta densa, altrimenti continua ad aggiungere bicarbonato di sodio e acqua fino a quando non ha la consistenza di pasta.
  • Prova ad usarlo come colla.

Cosa è successo? Quando hai aggiunto l’aceto al latte hai causato una reazione chimica. In seguito ad essa, il latte si è separato in due parti, la liquida e la solida (ovvero i grumi o la cagliata del latte). La cagliata – o massa solida – è la proteina del latte, chiamata caseina. La caseina è una molecola lunga che si piega come la plastica, formando di per sé una colla naturale.

La colla che alla fine si ottiene dal latte grazie alle reazioni chimiche.

Quando hai aggiunto il bicarbonato di sodio (una base) all’aceto (acido), si è invece verificata un’altra reazione chimica. Le bolle che si vedevano quando la miscela si riscaldava era l’anidride carbonica che si sprigionava come parte della reazione chimica fra l’acido e la base, trasformando i grumi del latte o la cagliata in una colla fai-da-te appiccicosa e pastosa.

Cucinare in un acido o in una base

Che cosa succede quando si cuoce una verdura in un acido o in una base? Per scoprirlo, occorrono i seguenti materiali: 3 tazze di acqua, 3 piccole pentole, 1 tazza e 1/2 di broccoli congelati, 1 cucchiaio di succo di limone, 1 cucchiaino di bicarbonato di sodio. Come per qualsiasi progetto che richiede l’uso dei fornelli, è richiesta la supervisione di un adulto.

Il succo di limone con l’acido e il bicarbonato di sodio saranno dunque la base di questo interessante esperimento. La procedura da seguire è semplice, ed è la seguente:

  • Versate 1 tazza di acqua in ciascuna delle pentole.
  • Versate 1/2 tazza dei fiori di broccoli congelati in ciascuna delle pentole.
  • Versate 1 cucchiaio di succo di limone nella prima pentola, versate 1 cucchiaino di bicarbonato di sodio nella seconda casseruola, non versate nulla nella terza casseruola.
  • Lascia cuocere i broccoli per 7 minuti.
  • Guarda cosa succede e registra i risultati.

I broccoli si prestano benissimo per questo esperimento di chimica in cucina.

Scoprirai che i broccoli cucinati nel bicarbonato di sodio (la base) saranno più muschiati e di un colore verde brillante. I broccoli cotti nel succo di limone (l’acido) saranno invece di colore verde oliva. I broccoli cotti nell’acqua rimarranno di un colore verde naturale. Perché si ha un cambiamento di colore? Le verdure verdi sono ricche di clorofilla, che è ciò che dà alle verdure e all’erba il colore verde. Quando un acido o una base è aggiunta all’acqua di cottura, si verifica una reazione chimica con la clorofilla.

La reazione fra l’acido (il succo di limone) e la clorofilla fa sì che i broccoli acquistino un colore verde oliva sgradevole. Quando il bicarbonato di sodio (la base) viene aggiunto all’acqua di cottura, i broccoli invece diventano molli. Il bicarbonato di sodio, infatti, distrugge le pareti cellulari della pianta (i broccoli), causando così una forte dispersione. Infine, non è successo niente ai broccoli cotti nella casseruola con solo acqua, perché l’acqua non è né un acido né una base: è neutra.

Alcuni acidi comuni presenti in cucina e non solo.

Anche le patate possono essere utilizzate in un esperimento di acido e base. Quando le patate vengono bollite in acqua acida, infatti, dovrebbero uscire più sode; quando vengono bollite in acqua con una base, escono più morbide. Per testare questo, prima bollite una patata in acqua di rubinetto. Quindi, fate bollire una patata in una miscela di acqua e aceto (acido). Infine, fate bollire una patata in una miscela di acqua e bicarbonato di sodio (base). Confrontate poi le relative consistenze.

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