CHIMICA O MAGIA? : ACIDI E BASI Precauzioni Una reazione chimica Acidi, Basi e ph La misura del ph Il sugo del cavolo rosso Determinate il ph di alcune sostanze La scala cromatica del cavolo rosso Degrado dei monumenti Gli indicatori Il ph dei saponi Ricerca di indicatori naturali Tintura naturale con estratti di cavolo e karkadè Chimica: una magia? Conclusione
PRECAUZIONI E MOTIVAZIONE DEL PROGETTO Non usate sostanze pericolose. Non usate acidi o basi forti. Alcune sostanze che troverete a casa, come ad esempio CANDEGGIANA, SODA CAUSTICA ed AMMONIACA SONO PERICOLOSI..NON UTILIZZATELI PER QUESTI ESPERIMENTI SE VORRETE PROVARE A CASA QUANTO VISTO SE NON CON LE DOVUTE PRECAUZIONI. Gli ESPERIMENTI DI CHIMICA SONO DIVERTENTI MA NON SONO FINE A SE STESSI, DEVONO INDURCI A PORCI DOMANDE E RICERCARE IL PERCHE NEI FENOMENI CHE OSSERVIAMO LA CURIOSITA ED IL RIGORE NELL ESEGUIRE LE PROCEDURE INDICATE SONO IL MIGLIOR PUNTO DI PARTENZA PER LO STUDIO DI QUESTA DISCIPLINA
ACETO E BICARBONATO Mostreremo le proprietà dell aceto ( sostanza acida) e del Bicarbonato di sodio ( sale con idrolisi basica) Metteremo a reagire le due sostanze Vedremo le caratteristiche acide delle sostanze di uso comune. Capiremo cos è il Ph e un indicatore Prepareremo indicatori naturali e vedremo la loro scala cromatica ( che colore assumono a seconda del ph ) Useremo alcuni di questi indicatori come COLORANTI NATURALI DEI TESSUTI
UNA REAZIONE CHIMICA: BICARBONATO DI SODIO E ACIDO ACETICO In mezzo bicchiere d'acqua, versate alcuni cucchiaini di bicarbonato di sodio e mescolate 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? E' avvenuta una reazione chimica fra il bicarbonato (sostanza basica) e l'aceto (sostanza acida). Queste due sostanze hanno reagito fra loro, producendo un sale, acqua ed anidride carbonica. E' stato proprio questo gas a produrre le bollicine che avete osservato. In generale, le sostanze acide e quelle basiche reagiscono fra loro, producendo un sale e spesso altre sostanze quali appunto acqua ed anidride carbonica. Il sale prodotto da questa reazione è l'acetato di sodio.
REAZIONE DI NEUTRALIZZAZIONE ACIDO+BASE= SALE + ACQUA CH 3 COOH + NaHCO 3 = CH 3 COONa + H 2 O + CO 2
PROPRIETÀ DEL BICARBONATO
IDROLISI DEI SALI IL BICARBONATO DI SODIO NaHCO3 è UN SALE BASICO CIOE UN SALE CON IDROLISI BASICA. IL BICARBONATO DI SODIO CON L ACQUA FORMA NaOH, H20 e CO2 QUINDI SI FORMA UNA BASE FORTE NaOH CHE RENDE BASICA LA SOLUZIONE NaHCO3 + H20 NaOH + H2CO3 H2CO3 CO2 + H20
PROPRIETÀ DELL ACETO
DEFINIZIONE DI ACIDO E BASE Secondo ARRHENIUS ( definizione più antica e più semplice) ACIDO: SOSTANZA CHE IN ACQUA LIBERA H+ ( HCl H+ Cl-) BASE : SOSTANZA CHE IN ACQUA LIBERA OH- (NaOH Na+ OH-) L ACETO DI CASA CONTIENE 5% m/v DI ACIDO ACETICO CH3COOH CH3COO- H+ ( dona H+ alla soluzione acquosa) QUINDI UNA SOLUZIONE ACQUOSA RICCA DI H+ E ACIDA ( PH INFERIORE A 7) MENTRE UNA SOLUZIONE POVERA DI H+ è BASICA (PH MAGGIORE DI 7) SE LA SOLUZIONE HA UNA CONCENTRAZIONE DI H+ UGUALE A QUELLA DI OH- LA SOLUZIONE è NEUTRA ED IL SUO PH SARA 7
PH DELLE SOLUZIONI IL PH è UNA SCALA NUMERICA DA 1 A 14 CHE INDICA IL GRADO DI ACIDITA DI UNA SOLUZIONE ACQUOSA
ACIDITÀ DELLE PIOGGE E DEGRADO DEI MONUMENTI L anidride carbonica nell aria, in continuo aumento per l effetto serra, si trasforma in acido carbonico, un acido debole che però reagisce con il marmo, carbonato di calcio, trasformandolo in bicarbonato di calcio, un sale solubile. L anidride carbonica assorbita dal mare aumenta l acidità anche dei mari e questo provoca la molte delle barriere coralline e dei pesci che le abitano. Ad aumentare l acidità delle piogge sono tutti quei gas emessi dalle industrie e dalla combustione dei derivati del petrolio ( anidride solforica e anidride nitrica). Questi gas sono delle anidridi che reagendo con il vapor d acqua in atmosfera diventano Acido solforico e acido nitrico: H2O + SO3 H2SO4 H2O + N2O5 2HNO3 Il marmo, costituito da carbonato di calcio, reagisce con questi acidi e forma Sali solubili sgretolandosi
Ogni giorno i nostri monumenti vengono rovinati dalla pioggia che miscelata con l anidride carbonica diventa pericolosa e li corrode.
DEGRADO I METALLI Un fenomeno molto comune che riguarda i metalli e che riveste grande importanza anche economica è quello della corrosione. Essa è il risultato di un insieme di reazione di ossidoriduzione in cui i metalli si ossidano perché i loro atomi cedono elettroni ad altre specie, chimiche principalmente l ossigeno. I fenomeni corrosivi più importanti in assoluto sono quelli che riguardano il ferro, sia per la grandissima diffusione di questo metallo, sia perché l arrugginimento è un processo progressivo che porta alla corrosione dell intero manufatto. Ossatura del cemento armato Marmo di monumenti Rame all esterno di edifici Fe + O2 Fe2 O3 Fe + O2 Fe SO4 + H2O CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2CO3 (H2O + CO2) CaCO3 + HNO3 Ca(NO3)2 + H2CO3 (H2O + CO2) Cu + H2SO4 Cu SO4 5H2O
INDICATORI Vi sono sostanze che hanno la proprietà di cambiare colore quando vengono a contatto con un ambiente acido o basico. Queste sostanze sono chiamate indicatori di ph. GLI INDICATORI SONO ACIDI O BASI DEBOLI CON UNA FORMA INDISSOCIATA DI UN COLORE E UNA FORMA DISSOCIATA CON UN COLORE DIVERSO HI H+ I- Molto spesso, per misurare il ph, si usano speciali cartine imbevute di indicatori, le quali cambiano colore quando vengono immerse in sostanze acide o basiche. Questo è il caso della famosa cartina di tornasole. Noi abbiamo estratto altri indicatori naturali: estratto di cavolo rosso, di mirtillo e di karkadè
FENOLFTALEINA Un indicatore spesso utilizzato in laboratorio durante le titolazioni. Una soluzione acida, es aceto, con fenolftaleina è INCOLORE Una soluzione basica, es bicarbonato di sodio, con la fenolftaleina, diventa fucsia Metto una base ------ Rimetto aceto -------------------------------------- ------- La chimica sembra un gioco di colori invece OGNI CAMBIAMENTO DI COLORE IMPLICA CHE SIA AVVENUTA UNA REAZIONE CHIMICA, la dissociazione acida dell indicatore provoca il cambiamento del colore, possiamo pensare allora che l indicatore stesso influenzi il ph della soluzione?
CARTINA TORNASOLE ( PH1 =ACIDO PH14=BASICO)
LA CARTINA TORNASOLE Il tornasole è una sostanza ricavata da alcuni licheni. Essa ha la proprietà di colorarsi in rosso con le sostanze acide e in blu con quelle basiche. Sulla confezione della cartina di tornasole c è una scala colorata che indica il colore assunto dalla cartina in funzione del ph Usare la cartina di Tornasole è semplice. Per prima cosa, bisogna immergerla per pochi secondi nel liquido da esaminare. Il ph del liquido viene determinato confrontando il colore assunto dalla cartina con la scala dei colori che è presente sulla confezione
ESTRATTO DEL CAVOLO ROSSO Come abbiamo visto, le sostanze acide e quelle basiche hanno la proprietà di modificare il colore di alcune sostanze. Questo è anche il caso del sugo del cavolo rosso. Questo liquido è di colore blu-viola, ma a contatto con sostanze acide diventa rosso, mentre a contatto con sostanze basiche diventa verde e perfino giallo. Vediamo ora come sia possibile usare il sugo del cavolo rosso per misurare il ph delle sostanze.
COME RICAVARE L ESTRATTO DEL CAVOLO ROSSO - Cavolo rosso. - Tagliate il cavolo a fettine e mettetele in una pentola. - Aggiungete acqua fino a coprire e bollite per mezz'ora.( alternativa alcool etilico) - Versate il sugo in un recipiente basso e largo.
PREPARAZIONE DI CARTINE INDICATRICI CON ESTRATTO DI CAVOLO ROSSO.
LA SCALA CROMATICA DEL CAVOLO ROSSO
ACIDI, BASI E PH Il ph è un numero da 0 a 14 che misura l acidità di una soluzione acquosa SOSTANZE PH TORNASOLE COLORE CARTINA TORNASOLE LIMONE 2 ARANCIO ROSSO VINO 4 ARANCIO SCURO ACETO 5 ARANCIO CHIARO COLORE CARTINA CAVOLO ROSSO ROSINO LILLA BLUETTO H 2 O GASATA 5/6 ARANCIO BLU AZZURRO H 2 O DISTILLATA 6 ARANCIO AZZURRO H 2 O PIOGGIA 6 ARANCIO SCURO H 2 O RUBINETTO AZZURRO SCURO 7/8 GIALLO VERDE AZZURRO CHIARO
ACIDI, BASI E PH Il ph è un numero da 0 a 14 che misura l acidità di una soluzione acquosa SOSTANZE PH TORNASOLE COLORE CARTINA TORNASOLE COLORE CARTINA CAVOLO ROSSO HCl 2 ROSSO LILLA SAPONE 5 ARANCIO CHIARO BLUETTO ARANCIATA 6 ARANCIO AZZURRO LATTE 7/8 GIALLO/VERDE AZZURRO SCURO BICARBONATO DI SODIO 8 VERDINO AZZURRO CHIARO NaOH 14 BLU VIOLA
I VEGETALI COME INDICATORI Molti vegetali possiedono sostanze naturali che hanno proprietà indicatrici. Come abbiamo visto, questo è il caso del cavolo rosso. Normalmente, si tratta di ANTOCIANINE, sostanze che spesso sono di colore rosso porpora oppure violacee. Esse sono presenti anche in vegetali e frutta quali MIRTILLO, CAVOLO ROSSO, KARKADE, UVA, CIPOLLA ROSSA, MORA DI GELSO, BACCHE DI SAMBUCO Anche i petali dei fiori possono cambiare colore in base al ph, come fanno ad esempio i petali della rosa rossa e del geranio
PREPARAZIONE DEL KARKADÈ E MIRTILLO
SCALA CROMATICA DEL KARKADÈ E DEL MIRTILLO
I COLORANTI NATURALI KARKADÈ, CAVOLO ROSSO, MIRTILLI, CIPOLLA, CURRY, CURCUMA, ZAFFERANO, INDACO, PETALI DI ROSA O GERANIO, MORE, CAFFE, CARCIOFO SI POSSONO USARE PER COLORARE TESSUTI NATURALI: COTONE, LINO, SETA, LANA ALCUNI DI QUESTI ESSENDO ANCHE INDICATORI CAMBIANO COLORE A SECONDA DEL PH DELLA SOLUZIONE!!!!!!!
Risultati delle tinture di Cotone, seta e lana con estratti di coloranti naturali. Alcuni di questi coloranti ( mirtillo, KarKade, cipolla e cavolo rosso) sono degli indicatori e nel cartellone mostra le colorazione che assumono i tessuti in ambiente acido e basico. Ad esempio il cotone e la seta tinti con il cavolo rosso diventano fucsia in aceto ( soluzione acida) e blu con bicarbonato di sodio ( soluzione basica)
COLORANTI NATURALI E TECNICHE ESTRATTIVE Matrice utilizzata triturazione Solventi usati e temperatura Cavolo rosso frullatore Acqua/alcool a caldo Cipolla rossa frullatore Acqua/alcool a caldo Fragole di bosco frullatore Acqua/alcool a freddo Mirtilli frullatore Acqua/alcool a freddo More frullatore Acqua/alcool a freddo Rapa rossa frullatore Acqua/alcool a caldo Peperoncino piccante coltello Alcool a caldo Fiori di ibisco (karkade ) nessuno Acqua/alcool a caldo Petali di rosa nessuno Alcool a caldo
FAI DA TE PRENDERE UNA MAGLIETTA COTONE, SETA o LANA LAVARE IN ACQUA CALDA CON IL MORDENZANTE (ALLUME DI ROCCA ) METTERE A BAGNO CON IL MORDENZANTE METTENDONE IL 20% IN PESO, AGGIUNGERE CREMOR TARTARO PER DARE LUMINOSITA 5% POI LAVARE CON ACQUA DISTILLATA INSERIRE NELLA BACINELLA CON L ESTRATTO DEL CAVOLO ROSSO, KARDADE, MIRTILLO, CAFFE, CARCIOFO, ECC..
PROCEDURA NEL DETTAGLIO 1.Per i bagni di tintura con i coloranti naturali utilizzate preferibilmente pentole di acciaio inossidabile di grandi dimensioni. 2.La qualità dell acqua è molto importante. Evitate l acqua dura. L uso di acqua piovana o acqua demineralizzata vi fornirà risultati migliori, soprattutto per le fibre cellulosiche. 3.Pesate il materiale da tingere asciutto. La pesatura è fondamentale per calcolare il peso dei mordenti e del colorante da utilizzare per ogni bagno di tintura. 4.Sciacquatelo con sapone neutro es sapone di marsiglia 5.Preparate l acqua necessaria per il bagno di tintura in un a pentola capiente, calcolando il volume dell acqua inrapporto al peso del materiale da tingere 20/1. Esempio: per tingere 100 gr. di materiale occorro 2 litri di acqua. 6.Bagnate il materiale prima di immetterlo nei bagni di mordenzatura e di tintura. 7 Le fibre di origine animale (lana e seta) hanno una maggiore affinità con i colori naturali ed il procedimento di mordenzatura si svolge in un solo bagno. Le fibre di origine vegetale (cotone, lino), di base cellulosica, necessitano invece di una mordenzatura in 2 fasi. 8.Sciogliete l estratto di colorante naturale in 1 litro di acqua calda con un cucchiaio di ferro assicurandosi che non ci siano grumi. Quindi trasferitelo in una pentola capiente, mantenendo il rapporto bagno 20/1 tra il volume di acqua ed il peso del materiale asciutto. 9.Nel bagno di tintura fate molta attenzione a mantenere le temperature richieste dalle ricette dei singoli coloranti naturali. 10.Dopo il bagno di tintura risciacquate il materiale con acqua corrente fino a quando l acqua non ha più alcuna traccia di colore
UNA MAGLIETTA MAGICA. Questi coloranti naturali hanno poca stabilità di colore in quanto POCO STABILI ALLA LUCE E AGLI AGENTI CHIMICI pertanto sono da lavare con acqua non dura e con sapone neutro I COLORANTI COME CAVOLO ROSSO, KARKADE, MIRTILLO, MORA, SONO INIDCATORI NATURALI PERCIO CAMBIANO COLORE A SECONDA DEL PH Divertente tingere un tessuto con l estratto di uno di questi indicatori e poi vedere la variazione cromatica se lavato con Acqua e bicarbonato di sodio ( il cavolo vira al verde, karkadè.) acqua e aceto ( il cavolo vira al fucsia, mirtillo e karkadè a rosso o marrone)
OSSERVAZIONI DEI PARTECIPANTI Questo stage è piaciuto molto, perché mi sono divertita e mi sono incuriosita molto. Il mio tutor Luca era molto simpatico e ci ha insegnato cose che non sapevamo. Giorgia Questa esperienza mi è piaciuta molto perché, oltre ad essere stata divertente, mi ha incuriosita e mi ha fatto appassionare alla chimica. Cristian Mi sono divertito molto perché ho visto e imparato cose nuove. Ora mi piace un po di più la chimica e sono più curioso. È stata una bella esperienza. Federico È stato interessante, mi è piaciuta l esperienza nei laboratori e la mia tutor era brava e simpatica Mi è piaciuto il fatto che le stoffe profumassero degli indicatori in cui erano state intinte. La chimica è interessante e sarebbe bello fare altri incontri. Gaia Mi è piaciuto perché dopo questa esperienza sono diventato più curioso e ho scoperto nuove cose, come ad esempio il fatto che i monumenti al contatto con la pioggia acida si sciolgono. Giuseppe Ci siamo divertiti ad è stata una bella esperienza, soprattutto quando abbiamo usato gli indicatori. La chimica è molto interessante e sarebbe bello fare altri incontri.
CONCLUSIONI?!?!
LUCA QUARESMINI CONCLUSIONI È stato entusiasmante poter trasmettere delle conoscenze ad altre studenti per far si che scoprano questa nuova materia per loro che è la chimica. FRISO FILIPPO È stato utile per tutti noi conoscere meglio questa materia che rimane un po all oscuro di tutto, anche se è la base delle tecnologie, medicine, la vita, e tutto ciò che diamo per scontato. LONGHI GAIA Questa esperienza, oltre ad essere stata divertente, è servita a far capire a ragazzi più piccoli, ma anche a noi, che la chimica è alla base di tutto e che ognuno di noi usa la chimica ogni giorno a casa senza accorgersene. FURLANI LUCA Penso che questa esperienza abbia fatto capire che la chimica è alla base di tutto ed è presente anche dove non ce ne accorgiamo. Senza di essa non ci sarebbero tutte le cose che l uomo ha fatto in tutti questi anni. LAURICELLA EMANUELE Penso che quest esperienza sia stata interessante ed entusiasmante sia per noi che per i ragazzi delle medie perché siamo riusciti ad approfondire aspetti più interessanti di questa materia. MARASCO ALESSIO Quest esperienza è stata molto interessante e mi ha fatto capire che la chimica è alla base di tutto. ALEXANDRU ANDREA Quest esperienza mi è servita a capire meglio in cosa viene utilizzata la chimica e come poterla usare nella vita di tutti giorni.