Un esperimento per bambini facile, economico e coloratissimo per spiegare il concetto di acidità e basicità. Un esperimento CON il cavolo, ma sicuramente non DEL cavolo. Adatto a tutte le età.
Uno dei primissimi esami che ho dato all’università è stato “chimica generale ed inorganica”. Di esami ne ho dati molti altri, ma devo dire che pochi hanno eguagliato quello di chimica generale. Un odio tale è davvero difficile da raggiungere. Ore e ore di testate su un manuale alto, grosso, pesantissimo (e non solo in senso letterale). In quella valle di lacrime, l’unico spiraglio di luce era la tavola periodica che io e la mia compagna di sventure studiavamo inventando storie buffe e filastrocche sugli elementi chimici. E la ricordo ancora, per altro, a differenza di altri concetti che sono finiti nelle nebbie del dimenticatoio. Questo per dire, parafrasando Gianni Rodari, che è meglio imparare ridendo piuttosto che piangendo.
A maggior ragione se hai a che fare con la chimica generale o i bambini. O con la chimica generale E i bambini.
Perché sì, si può rendere accessibile ai bambini anche un concetto complesso come quello del pH. Anzi, lo si può rendere anche divertente con un esperimento facile, colorato e attuabile anche da piccoli scienziati un po’ pasticcioni. Oggi giochiamo con il pH usando il cavolo rosso.
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Il concetto di pH in un esperimento per bambini
Per introdurre l’esperimento del cavolo rosso, possiamo partire scoprendo insieme ai nostri bambini i concetti teorici che andremo ad incontrare.
Cos’è un acido? E una base? Le definizioni scientifiche di acido e di base sono piuttosto complesse; coinvolgono concetti come ioni, doppietti elettronici, accettori, donatori e altre cose che, non solo non sono intuitive, ma possono risultare anche piuttosto noiose (e non solo per i bambini).
Accantoniamole quindi e proviamo a pensare a cosa ci viene in mente se pensiamo ad un acido e magari chiediamolo anche ai nostri bambini. Il succo di limone, l’aceto, alcuni tipi di caramelle, quelle che pizzicano un po’. Per le basi, le cose diventano un po’ più difficili, visto che sono meno presenti nella vita quotidiana, sopratutto dei bambini. Per far capire ai più piccoli cosa sia una base possiamo dire loro che si tratta dell’opposto di un acido. Un po’ come il caldo e il freddo o il bagnato e l’asciutto.
E come si capisce se una sostanza è un acido o una base? Dal suo pH.
Il pH è una grandezza fisica che identifica, appunto, il grado di acidità e di basicità di una sostanza liquida o gassosa. I valori che può assumere il pH variano da 0 (molto acido) a 14 (molto basico); il pH intermedio, 7, è detto pH neutro ed è quello che caratterizza l’acqua pura. Il pH di una sostanza può essere misurato grazie a strumenti particolari, chiamati pHmetri.
Un po’ barboso? Aspettate di sentire il resto… Il pH di una sostanza può anche essere misurato utilizzando le cartine tornasole, speciali cartine che cambiano colore in base al grado di acidità o basicità della soluzione in cui vengono immerse.
Sì, esatto, ho detto colore. Anzi, ho proprio detto “cambiare colore”. Questo sembra molto meno noioso, vero? E le cartine tornasole non sono le uniche cose che cambiano colore in base al pH. Col cavolo!
50 sfumature di cavolo
Il cavolo rosso (Brassica oleracea var. capitata rubra) è una varietà di cavolo cappuccio caratterizzato dall’intenso colore violaceo. Il colore è dovuto alla presenza massiccia antociani (o antocianine), delle molecole che funzionano come veri e propri coloranti naturali.
Il colore degli antociani non è fisso, ma dipende dall’ambiente in cui le molecole si trovano, in particolare dal pH:
- a pH neutro (circa 7), le antocianine sono color viola/porpora (il colore del cavolo rosso)
- in ambiente acido (inferiore a 7), le antocianine virano su rosa, magenta e rosso
- a pH leggermente basico (pH 8-10), le antocianine assumono una tonalità sul blu
- in ambiente molto basico (oltre 10), le antocianine diventano incolori o gialline
Per osservare questi cambiamenti di colore, è sufficiente fare un infuso con le foglie del cavolo, in modo da ottenere una soluzione ricca di antocianine e cambiare il pH di questo infuso usando sostanze con diverso grado di acidità. Una sorta di magia del colore molto affascinante per i bambini di tutte le età (anche per i più piccoli, che non hanno idea di cosa sia un acido o una base).
Se facessimo un infuso usando acqua pura, otterremmo un liquido viola/porpora. L’acqua pura (o l’acqua distillata, che è molto vicina all’acqua pura) è acquistabile in bottiglie o boccioni, in farmacia oppure online
L’acqua del rubinetto non è pura, contiene normalmente dei sali che ne alterano il pH. Per legge, il pH dell’acqua potabile deve essere compreso tra 6,5 e 9,5 (ma meglio sotto 8,5). É quindi possibile (e direi anche probabile) che l’acqua del rubinetto sia leggermente basica e quindi un infuso fatto con quell’acqua tenderà al blu, più che al porpora. Non è necessario procurarsi boccioni di acqua pura per fare l’esperimento, a meno che non abbiate bisogno di indicatori di pH precisi. La magia del cambio di colore avviene comunque e lascerà i bimbi a bocca aperta.
Ma c’è un’altra cosa interessante. L’infuso di foglie di cavolo, a pH 10, assume una colorazione verde, per diventare giallo brillante se si basifica ulteriormente (pH 12). Eppure le antocianine non diventano nè verdi, nè giallo brillante. Che succede? Il nostro infuso è forse andato a male? Affatto! Oltre alle antocianine, il cavolo rosso contiene anche flavonoli, che sono incolori a pH bassi e diventano gialle quando la soluzione è basica. A pH 12, quando le antocianine sono incolori o gialline, prevale il giallo brillante dei flavonoli. Ma perchè il verde? Ci basta pensare ai colori primari e secondari per trovare la spiegazione. A pH 10, le antocianine sono blu e i flavonoli sono gialli; essendo presenti entrambi i colori, la soluzione diventa verde! E chi l’ha detto che scienza e arte siano due universi differenti?
L’esperimento del cavolo rosso con bambini
L’esperimento del cavolo rosso è molto semplice da realizzare, a basso costo e prevede materiale facilmente reperibile. Vediamo come possiamo realizzare questo esperimento per bambini e per grandi.
Materiale necessario per realizzare l’esperimento con il cavolo rosso
- 1/4 di un cespo di cavolo rosso (potete utilizzare anche il succo di frutti rossi, ma il cavolo è sicuramente più economico)
- 1/2 litro di acqua
- sostanze da testare con pH differenti.
- un recipiente per ogni sostanza da testare
- un cucchiaio o altro strumento per mescolare
- coltello, forbici o grattugia a fori larghi
Procedimento
Sfogliate il cavolo, tagliuzzatene le foglie con il coltello o le forbici oppure grattugiatelo usando una grattugia a fori larghi.
Mettete il cavolo in acqua e fate bollire per una decina di minuti. Se non volete usare i fornelli, potete anche mettere le listarelle di cavolo in acqua scaldata con il bollitore o nel microonde. In entrambi i casi, vedrete l’acqua tingersi, assumendo un colore molto carico (sul porpora o sul blu). Fate attenzione perchè macchia pelle e abiti.
Filtrate l’infuso conservando l’acqua, che è quella che andrete ad utilizzare, e lasciate raffreddare.
Suddividete l’acqua di cavolo in tanti contenitori quante sono le sostanze che volete testare. Scegliete recipienti trasparenti, in modo che sia più facile osservare ciò che accade all’interno, dei bicchieri di vetro non colorati andranno benissimo.
Se il liquido è troppo scuro, allungatelo con dell’acqua in modo che sia ben colorato, ma trasparente.
Aggiungete una piccola quantità delle sostanze da testare all’acqua colorata, mescolate con un cucchiaio e osservate la magia scienza in azione. Il colore dell’acqua, infatti, cambierà in base alla sostanza che viene aggiunta o meglio, del suo pH.
Che sostanze testare con l’esperimento del cavolo rosso
Ci sono moltissime sostanze che possono entrare a far parte del nostro esperimento, basta guardarsi intorno in casa. L’unica caratteristica che devono avere è che si tratti di liquidi (anche gel, paste, fluidi); le polveri, come lo zucchero o il sale, devono essere disciolte in acqua. I solidi non possono essere utilizzati.
Io vi consiglio di scegliere due sostanze di cui conoscete acidità o basicità a priori. Se fate l’esperimento con bambini grandicelli o con ragazzini, potrete scegliere acidi e basi forti come l’acido cloridrico (che trovate più facilmente come acido muriatico, una forma diluita di acido cloridrico) che ha pH 1 e idrossido di sodio (soda caustica) che ha pH 14. Se all’esperimento partecipano anche bimbi piccoli (come la mia scienziata pasticciona di 2 anni), potete optare per sostanze meno pericolose, come il bicarbonato e l’aceto. Questo vi metterà al riparo da spiacevolissimi incidenti, anche se non vi permetterà di osservare l’infuso diventare verde e giallo brillante (con il bicarbonato, la soluzione diventa color petrolio/ottanio). L’esperimento è suggestivo anche esplorando le sfumature date dai soli antociani e, nel caso, potrete ripeterlo in futuro.
Quali altre sostanze si possono testare? Vi diamo qualche spunto:
- succo di frutta
- yogurt
- latte
- senape
- ketchup
- maionese
- dentifricio
- vino
- birra
- lacrime
- saliva
- salsa di soja
- gel per capelli
- zucchero sciolto in acqua
- sale sciolto in acqua
- alcool
- detersivo per i pavimenti
La lista potrebbe andare avanti ancora, basta non mettere freni alla fantasia e alla curiosità E i bambini sono maestri in questo.
Fateci sapere come sono andati i vostri esperimenti nei commenti. Siamo curiosissime di sapere che sostanze i vostri bambini hanno deciso di testare.
E che la scienza sia con voi! 😀
