Esperimento casalingo sui colori che scompaiono

È molto comune sentire che la chimica è ovunque, ed è completamente vero. Tuttavia, a volte i processi chimici che avvengono intorno a noi sono difficili da comprendere e spiegare. Ecco perché è utile eseguire semplici esperimenti in condizioni controllate che ci permettano di isolare e vedere un processo chimico allo stesso tempo.

Sulla base di quanto sopra, questo articolo descrive un esperimento facile, veloce e molto divertente che chiunque può svolgere a casa. Attraverso di essa è possibile illustrare diversi concetti relativi alla scienza e alla chimica, tra cui la teoria del colore, la riduzione chimica e le reazioni di ossidazione e la concentrazione delle soluzioni.

Materiali necessari

Per eseguire questo esperimento avrai bisogno di:

• Coloranti alimentari.
• Acqua.
• Candeggina o candeggina.
• contagocce.
• Diversi barattoli o bicchieri trasparenti, preferibilmente di vetro e, se possibile, tutti della stessa dimensione.
• Tre grandi cucchiai.
• Cronometro (facoltativo).
• Misurino liquido (opzionale).
• Occhiali di sicurezza.
• Guanti in lattice o gomma.
• Un camice da laboratorio o, in mancanza, un grembiule.

Misure di sicurezza

Sebbene i materiali e i reagenti che verranno utilizzati in questo esperimento non siano particolarmente pericolosi, non sono nemmeno del tutto innocui, quindi questa è un’ottima occasione per insegnare ai più piccoli l’importanza della sicurezza in un laboratorio in un ambiente controllato, anche se laboratorio è in realtà la cucina di casa.

Devono essere prese in considerazione le seguenti misure di sicurezza:

1. Indossare occhiali protettivi durante l’esperimento.

Le soluzioni con o senza candeggina possono essere schizzate durante l’esperimento, quindi è importante proteggere gli occhi in ogni momento. Una goccia di candeggina negli occhi può causare molta irritazione.

2. Indossare guanti quando si maneggia la bottiglia di candeggina.

La candeggina per uso domestico in genere non è pericolosa, ma se lasciata a lungo a contatto con la pelle può causare irritazione. È preferibile proteggere il più possibile la pelle, soprattutto quella delle mani, poiché è quella più esposta a venire a contatto con la candeggina.

3. Lavorare su una superficie pulita e stabile.

Ogni volta che vengono eseguiti esperimenti in casa, dobbiamo assicurarci che il tavolo o la superficie su cui verranno eseguiti sia forte e stabile. Ciò contribuirà a prevenire eventuali incidenti.

Nel caso di un tavolo con piano in legno, si consiglia di proteggere la superficie con una tovaglia di plastica per evitare macchie e scolorimenti.

Cosa fare in caso di fuoriuscita di candeggina?

Se la candeggina viene versata, la maggior parte può essere raccolta con un panno o carta assorbente, quindi la superficie deve essere lavata con abbondante acqua.

Se, durante la fuoriuscita di candeggina, si schizza sui vestiti, si consiglia di cambiare l’indumento interessato e lavarlo immediatamente per evitare lo scolorimento.

procedura sperimentale

Questo esperimento può essere condotto in molti modi diversi per spiegare diversi aspetti delle reazioni chimiche in soluzione acquosa. Successivamente, vengono proposti due esperimenti di base e, successivamente, vengono suggerite alcune varianti che possono essere interessanti.

esperimento A

1. Usando il misurino, riempire i barattoli o i bicchieri a metà con acqua pura, avendo cura di aggiungere a ciascuno la stessa quantità di acqua. Non importa se il livello dell’acqua non è lo stesso in tutti i barattoli. Questo è prevedibile se non sono tutti uguali.
2. Aggiungi 4 gocce di colorante di un colore diverso in ogni bottiglia e agita con l’aiuto di un cucchiaio. Puoi persino mescolare i colori in alcune delle bottiglie, ma assicurandoti sempre che il numero totale di gocce non sia superiore a quattro.
3. Prendete il primo barattolo e aggiungete la candeggina goccia a goccia utilizzando il contagocce, mescolando il contenuto con l’aiuto del cucchiaio. Il colore dovrebbe iniziare a sbiadire con il progredire della reazione chimica. Continua ad aggiungere gocce fino a quando il colore non è completamente sparito, assicurandoti di contare quante gocce hai dovuto aggiungere perché ciò avvenisse.
4. Ripetere il processo con le altre fiale, prendendo nota del numero di gocce necessarie per decolorare ciascuna soluzione.
5. Dopo aver decolorato le soluzioni, selezionane una e aggiungi altre quattro gocce di colorante. Può essere dello stesso colore di prima o di un colore diverso. Notare la differenza tra ciò che è accaduto all’inizio quando le gocce di tintura sono state aggiunte all’acqua pura. Se la quantità di liscivia che hai aggiunto all’inizio era troppo grande, anche il colore del secondo colorante scomparirà, senza bisogno di aggiungere altra liscivia.

esperimento B

Per avere successo, questo esperimento richiede la partecipazione di due o tre persone, che possono essere bambini:

1. In quattro palloni puliti, aggiungi la stessa quantità di acqua che è stata aggiunta a ciascun pallone nell’esperimento precedente. Etichetta questi barattoli con i numeri da 1 a 4.
2. Aggiungere a ciascuno 4 gocce dello stesso colorante alimentare, preferibilmente quello con il colore iniziale più intenso.
3. In un cucchiaio, e con l’aiuto del contagocce, aggiungi lo stesso numero di gocce di candeggina che servivano per decolorare questa soluzione nell’esperimento precedente.
4. In un secondo cucchiaio, aggiungi solo metà delle gocce di liscivia del passaggio 3.
5. Nel terzo cucchiaio aggiungi solo un quarto delle gocce di liscivia del passaggio 3.
6. Con l’aiuto di una o due persone, devono svuotare e agitare contemporaneamente il contenuto del primo cucchiaio nel barattolo 1, del secondo nel barattolo 2 e del terzo nel barattolo 3. Smettete di agitare e osservate cosa succede.
7. Facoltativamente, puoi iniziare a contare il tempo da quando la liscivia è stata aggiunta a tutti e tre i flaconi, usando un cronometro, annotando il tempo necessario a ciascuna soluzione per decolorare. La soluzione 1 dovrebbe scolorirsi più velocemente della 2 e la soluzione 3.

esperimenti alternativi

Se lo desideri, puoi ripetere l’esperimento di cui sopra modificando diverse condizioni sperimentali. Ad esempio, puoi ripetere la stessa procedura, ma utilizzando acqua calda invece di acqua a temperatura ambiente. La reazione dovrebbe essere molto più veloce.

Un’altra alternativa è osservare l’effetto del pH sul colore e sulla velocità della reazione, poiché molte reazioni di ossidoriduzione come quella qui coinvolta sono catalizzate dalla presenza di acidi o basi. In vista di ciò, puoi ripetere queste esperienze, ma aggiungendo ai contenitori una quantità fissa di aceto, e ad altri una quantità fissa di una soluzione di carbonato o bicarbonato di sodio.

Spiegazione dei risultati

Di cosa sono fatti i coloranti alimentari?

I coloranti alimentari sono soluzioni altamente concentrate di diversi tipi di composti organici. Questi composti hanno la particolarità che una parte della loro struttura, chiamata cromoforo, è in grado di assorbire uno specifico colore della luce visibile, permettendo o riflettendo tutti gli altri. Così facendo, il cromoforo conferisce al composto, e quindi a qualsiasi soluzione che lo contenga, il colore complementare a quello che ha assorbito. I colori complementari possono essere visti sui lati opposti di una ruota dei colori come quella mostrata di seguito:

La ruota dei colori complementari mostrata sopra mostra quale colore è stato assorbito in base al colore che abbiamo effettivamente osservato. Pertanto, i coloranti che appaiono blu hanno un cromoforo che assorbe il colore opposto, che è il giallo, mentre i coloranti verdi assorbono il magenta e così via.

Di cosa è fatta la candeggina?

Sebbene esistano formulazioni più moderne, la candeggina, come la maggior parte delle candeggine, è costituita da una soluzione diluita di un sale chiamato ipoclorito di sodio, la cui formula è NaClO. L’ipoclorito è una sostanza ossidante, il che significa che è in grado di rimuovere elettroni da altre sostanze chimiche.

L’ipoclorito di sodio è in grado di ossidare un’ampia varietà di composti organici, molti dei quali essenziali per il funzionamento e la sopravvivenza dei microrganismi. Per questo motivo, oltre che come candeggina, l’ipoclorito viene impiegato anche come disinfettante per le superfici.

Perché il colore scompare con la candeggina?

Come abbiamo appena visto, i coloranti alimentari sono sempre composti organici che contengono un cromoforo. Questo è quasi sempre costituito da una parte della molecola che contiene molti doppi o tripli legami, particolarmente suscettibili di essere ossidati dall’ipoclorito. Quando aggiungiamo quest’ultimo alla soluzione, inizia immediatamente ad ossidare questi doppi legami, distruggendo così il cromoforo e privando le molecole del colorante della loro capacità di assorbire la luce e conferire colore alla soluzione.

Perché anche le gocce di colorante aggiunte dopo la prima decolorazione sbiancano?

Questa osservazione è molto utile per illustrare il concetto di reagente limitante e di reagente in eccesso. Aggiungendo continuamente candeggina fino a quando la soluzione non è completamente scolorita, è molto probabile che abbiamo aggiunto ipoclorito in eccesso e che l’ipoclorito sia rimasto anche dopo che tutto il colorante originale è stato consumato. In altre parole, in questi esperimenti il ​​colorante rappresenta il reagente limitante, poiché viene consumato completamente (cosa che confermiamo visivamente con la totale perdita di colore), mentre il candeggiante, o più precisamente l’ipoclorito di sodio, è il reagente in eccesso. Quest’ultimo è confermato dal fatto che la soluzione sbiancata ha ancora la capacità di ossidare maggiormente il colorante, a dimostrazione che contiene ancora ipoclorito.

Differenze tra coloranti

Se sperimenti con coloranti diversi, assicurandoti di mantenere le stesse condizioni, la stessa quantità di acqua e la stessa quantità di candeggina, molto probabilmente i diversi colori scompariranno a velocità diverse. Ciò può essere dovuto a diversi fattori tra cui:

• Differenze di concentrazione nei coloranti originali.
• Differenze nella suscettibilità all’ossidazione da parte dell’ipoclorito.
• Differenze nell’intensità del colore iniziale, tra gli altri.

D’altra parte, nel caso dell’Esperimento B, l’unica differenza tra i primi tre flaconi è la concentrazione della candeggina. Dovrebbe essere evidente che la prima soluzione decolorava più velocemente della seconda, e questa della terza, il che dimostra un principio di cinetica chimica che è la dipendenza della velocità di reazione dalla concentrazione dei reagenti.

Riferimenti

Amoquímicos Colombia SAS (sf). Ipoclorito di sodio: usi, caratteristiche e raccomandazioni per la gestione . Amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/hipoclorito-de-sodio-para-prevenir-enfermedades

Colorante alimentare: cos’è, a cosa serve e tipi . (2019, 10 febbraio). biblioteca del consumatore https://www.consumoteca.com/alimentacion/colorante-alimentario/

Cromoforo . (nd). Chimica.is. https://www.quimica.es/enciclopedia/Crom%C3%B3foro.html

de La Rosa, G., & Figueroa-Gerstenmaier, S. (2019). Ipoclorito e cloro: due tipi di cura . Eugreca. https://www.ugto.mx/eugreka/contribuciones/262-el-hipoclorito-y-el-cloro-dos-tipos-de-cuidado