Ένα εντυπωσιακό ταξίδι γνωριμίας με τον φυσικό μας κόσμο μέσα από απλά καθημερινά πειράματα από σπίτι για το σπίτι, αφιερωμένα στους μικρούς/ες και μεγάλους/ες φίλους/ες που σας προτείνει το Κέντρο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ιδρύματος Ευγενίδου. Ανακαλύψτε τον συναρπαστικό κόσμο της επιστήμης και της τεχνολογίας που βρίσκεται κρυμμένος σε όλες τις πτυχές της καθημερινής μας ζωής! Άλλωστε η επιστήμη είναι παντού γύρω μας!
ΧΗΜΙΚΟ ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ
Τι θα χρειαστούμε:
- Μερικά δοχεία (μπορεί να είναι ποτήρια νερού, ποτήρια κρασιού, κούπες, σφηνάκια, δοκιμαστικοί σωλήνες, βαζάκια, ή οτιδήποτε άλλο μπορείς να σκεφτείς στο οποίο μπορούμε να αποθηκεύσουμε υγρό).
- Ένα κόκκινο (μοβ) λάχανο
- Λεμόνια, ξίδι, μαγειρική σόδα
- Μερικά κουτάλια για ανακάτεμα, έναν στύφτη για τα λεμόνια και ένα σουρωτήρι.
- Ένα μπλέντερ ή πολυκόφτη ή και τρίφτη κουζίνας
- Τη βοήθεια ενός «μεγάλου» για τη χρήση του μπλέντερ ή του πολυκόφτη ή του τρίφτη κουζίνας
Τι θα κάνουμε: Παίρνουμε ένα κόκκινο λάχανο, το κόβουμε σε μικρά κομμάτια και το βάζουμε στο μπλέντερ. Προσθέτουμε βραστό νερό, όσο χρειάζεται για να μπορεί να αλεστεί το κόκκινο λάχανο χωρίς να κολλάει, και να περισσεύει και λίγο νερό. Ζητάμε από έναν «μεγάλο» να το αλέσει με το μπλέντερ σε μικρά κομματάκια, γεμίζουμε το μπλέντερ με καυτό νερό και αφήνουμε το κομμένο λάχανο να μουλιάσει για 20 λεπτά. (Αν δεν έχουμε μπλέντερ, τότε ο «μεγάλος» μάς ξύνει το λάχανο στον τρίφτη και μετά το μουλιάζουμε με καυτό νερό για περίπου 20 λεπτά).
Σουρώνουμε το ζουμί δύο φορές, μέχρι να έχουμε ένα διαυγές υγρό. Θέλουμε να κρατήσουμε το εκχύλισμα του λάχανου, δηλαδή το υγρό που υπάρχει μέσα στο μπλέντερ. Τα κομματάκια του λάχανου δεν θα τα χρειαστούμε από εδώ και στο εξής, επομένως μπορούμε να τα πετάξουμε. Το υγρό αυτό θα παίξει τον ρόλο του δείκτη μας. Αφήνουμε τον δείκτη μας στην άκρη να κρυώσει.
Παίρνουμε όσα ποτήρια/βάζα/περιέκτες θέλουμε και τα γεμίζουμε με νερό μέχρι τη μέση. Προσθέτουμε μία έως μιάμιση κουταλιά του γλυκού από τον δείκτη μας σε κάθε ποτήρι. Ανακατεύουμε. Αρχίζουμε να πειραματιζόμαστε, προσθέτοντας σε κάθε ποτήρι λεμόνι ή ξίδι ή σόδα. ΠΡΟΣΟΧΗ! Δεν ανακατεύουμε αυτές τις ουσίες μεταξύ τους! Ξεκινάμε με μικρές ποσότητες, παρατηρούμε τις χρωματικές αλλαγές, και ανακατεύουμε καλά τα διαλύματα που έχουμε δημιουργήσει. Για να φτιάξουμε όλα τα χρώματα, ίσως να πρέπει να επαναλάβουμε τη διαδικασία με λιγότερο ή και καθόλου νερό!
Προσπαθούμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικές ποσότητες από λεμόνι, ξίδι ή σόδα κάθε φορά, μέχρι να φτιάξουμε όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου! Όσες περισσότερες αποχρώσεις φτιάξουμε, τόσο πιο όμορφο θα είναι το ουράνιο τόξο μας!
Τι συμβαίνει; Δείκτες ή Χημικοί Δείκτες ονομάζονται οι χημικές ουσίες που δείχνουν μία (συνήθως χρωματική) αλλαγή, όταν προστίθενται σε ένα διάλυμα. Το χρώμα που παίρνει ο δείκτης εξαρτάται από την οξύτητα του διαλύματος. Εκτός από τους συνηθισμένους χρωματικούς δείκτες, στους οποίους η αλλαγή της οξύτητας μεταβάλλει το χρώμα, υπάρχουν και δείκτες των οποίων αλλάζει η οσμή όταν μεταβάλλεται η οξύτητα. Τέτοιοι δείκτες είναι το κρεμμύδι και η βανίλια. Η οξύτητα ενός διαλύματος, δηλαδή πόσο ξινό ή όξινο είναι ένα διάλυμα, εκφράζεται με το pH (διαβάζεται πεχά), το οποίο αποτελεί το μέτρο οξύτητας ή αλκαλικότητας μίας χημικής ουσίας, εξ ου και αναφέρεται ως ενεργός οξύτητα. Η κλίμακα pH κυμαίνεται από το 1 έως το 14 (σε θερμοκρασία 25 οC). Διαλύματα με pH < 7 καλούνται όξινα, διαλύματα με pH > 7 λέγονται βασικά ή αλκαλικά, ενώ διαλύματα με pH γύρω στο 7 ονομάζονται ουδέτερα. Ο συγκεκριμένος δείκτης βασίζεται στην ύπαρξη ανθοκυανίνων, μία κατηγορία φυτοχημικών χρωστικών, οι οποίες βρίσκονται σε πολλά φυτά, και δίνουν το χαρακτηριστικό χρώμα στο κόκκινο λάχανο. Οι ανθοκυανίνες αλλάζουν χρώμα ανάλογα με το όξινο ή αλκαλικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται.
ΑΠΟΧΡΩΜΑΤΙΣΜΟΣ ΦΥΛΛΟΥ: ΑΣ ΜΙΛΗΣΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗ ΧΛΩΡΟΦΥΛΛΗ
Τι θα χρειαστούμε:
- Δύο μεσαία δοχεία (μπορεί να είναι ποτήρι νερού ή μια κούπα)
- Ένα μικρό δοχείο (μπορεί να είναι ένα μικρότερο ποτήρι που χωράει να τοποθετηθεί μέσα στο μεγαλύτερο)
- Ένα πράσινο φύλλο
- Οινόπνευμα (αλκοολούχος λοσιόν)
- Βραστό νερό
- Ένα κουτάλι για ανακάτεμα
- Ένα φίλτρο γαλλικού καφέ
- Ένα μολύβι
- Ένα κομμάτι σελοτέιπ
Τι θα κάνουμε:
- Γεμίζουμε ένα ποτήρι με βραστό νερό.
- Τοποθετούμε το πράσινο φύλλο μέσα στο ποτήρι με το βραστό νερό και το αφήνουμε για 3 λεπτά.
- Με προσοχή αφαιρούμε το φύλλο από το νερό και το βάζουμε στο μικρό δοχείο.
- Γεμίζουμε το μικρό δοχείο που έχει το φύλλο με οινόπνευμα μέχρι να καλυφθεί όλο το φύλλο.
- Τοποθετούμε το δοχείο με το οινόπνευμα και το φύλλο μέσα στο δοχείο με το ζεστό νερό (bain–marie) για περίπου 30 λεπτά.
- Ανά τακτά χρονικά διαστήματα ανακατεύουμε ήπια το φύλλο που βρίσκεται στο οινόπνευμα.
- Μετά από 30 λεπτά αφαιρούμε το φύλλο από το οινόπνευμα και παρατηρούμε πως έχει χάσει το χρώμα του.
- Τοποθετούμε το διάλυμα του οινοπνεύματος που πλέον έχει χρωματιστεί πράσινο σε ένα νέο ποτήρι.
- Κόβουμε ένα κομμάτι από το φίλτρο του γαλλικού καφέ έτσι ώστε να φτιάξουμε ένα παραλληλόγραμμο με ύψος όσο έχει το ποτήρι στο οποίο βάλαμε το χρωματισμένο οινόπνευμα και πλάτος 3 εκατοστά.
- Με ένα κομμάτι σελοτέιπ κολλάμε το χαρτί στη μέση ενός μολυβιού και τοποθετούμε το χαρτί μέσα στο ποτήρι με το οινόπνευμα ώστε η μικρή του πλευρά να έρχεται ίσα ίσα σε επαφή με το διάλυμα του οινοπνεύματος.
- Αφήνουμε το χαρτί να απορροφήσει το διάλυμα και αφαιρούμε το χαρτί μετά από 20 λεπτά.
- Παρατηρούμε τα διαφορετικά χρώματα που έχει μέσα του ένα πράσινο φύλλο.
Τι συμβαίνει; Τα πράσινα φύλλα οφείλουν το χρώμα τους σε μια πράσινη χρωστική που ονομάζεται χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη είναι ιδιαίτερα σημαντική για την διαδικασία της φωτοσύνθεσης, την χημική αντίδραση με την οποία τα φυτά φτιάχνουν την τροφή τους. Ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντική η χλωροφύλλη είναι ότι δεσμεύει τις ακτίνες του ήλιου και εξασφαλίζει την ενέργεια που είναι απαραίτητη για να γίνει η φωτοσύνθεση και να παραχθεί η γλυκόζη, που είναι η τροφή του φυτού. Φωτοσύνθεση μπορεί να γίνει από κάθε μέρος του φυτού που είναι πράσινο και άρα έχει χλωροφύλλη, αλλά κυρίως συμβαίνει στα φύλλα, λόγω της μεγάλης τους επιφάνειας.
Σε αυτό το πείραμα αφαιρούμε τη χλωροφύλλη από ένα φύλλο και το αποχρωματίζουμε! Στο στάδιο που τοποθετείται το φύλλο στο βραστό νερό, διευκολύνουμε τη μεταφορά των χρωστικών ουσιών από το φύλλο προς το διάλυμα του οινοπνεύματος. Η βασική χρωστική των πράσινων φύλλων, που είναι η χλωροφύλλη, διαλύεται στο οινόπνευμα. Μαζί με τη χλωροφύλλη απομονώνονται και άλλες χρωστικές όπως το καροτένιο που έχει πορτοκαλί χρώμα και η ξανθοφύλλη που έχει κίτρινο χρώμα, αλλά δεν φαίνονται στο διάλυμα, καθώς επικρατεί το πράσινο χρώμα της χλωροφύλλης που είναι πολύ περισσότερο. Αυτές οι χρωστικές διαχωρίζονται καθώς το διάλυμα του οινοπνεύματος απορροφάται από το φίλτρο του καφέ.
Εικόνα 1: Απεικονίζονται 4 διαφορετικά πράσινα φύλλα τοποθετημένα σε δοκιμαστικούς σωλήνες με οινόπνευμα. Στα 4 ποτήρια ζέσεως βρίσκονται τα διαλύματα των χρωστικών κάθε φύλλου, και σε κάθε χαρτάκι χρωματογραφίας φαίνεται κάθε χρωστική ως μια χρωματιστή γραμμή.
Εικόνα 2: Βήμα 1. Το πράσινο φύλλο μέσα στο βραστό νερό.
Εικόνα 3: Βήμα 2. Το πράσινο φύλλο σε μικρότερο δοχείο με οινόπνευμα.
Εικόνα 4: Το πράσινο φύλλο που αποχρωματίζεται σταδιακά, δημιουργώντας ένα πράσινο διάλυμα οινοπνεύματος.
Εικόνα 5: Βήμα 3. Το απορροφητικό χαρτί στο οποίο απεικονίζονται οι χρωστικές από τα πράσινα φύλλα ως οριζόντιες γραμμές. Με πράσινο χρώμα φαίνεται η χλωροφύλλη, με κίτρινο η ξανθοφύλλη και με πορτοκαλί το καροτένιο.
Τα πειράματα από σπίτι για το Σπίτι επιμελήθηκαν οι επιστήμονες του Κέντρου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ιδρύματος Ευγενίδου:
- Στέλλα (Δρ Στέλλα Κρητικού, Χημικός, Πείραμα: Χημικό ουράνιο τόξο) και
- Μαρία (MSc Μαρία Ντερτιλή, Βιολόγος, Πείραμα: Αποχρωματισμός φύλλου)