Keskeiset käsitteet
Kemia
Hapot
Hapot
Emäkset
Kemialliset reaktiot
Esittely
Tiesitkö, että maailmassa on tuhansia erilaisia limonadeja? Luuletko, että pitäisit juustolla maustetusta soodasta? Entäpä mustekalanmakuinen sooda? Vaikka maut saattavat vaihdella maasta toiseen, yksi asia on yhteistä kaikille limsoille: kuplat! Limsa ei ole limsaa ilman kuplia – mutta oletko koskaan miettinyt, miten kuplat syntyvät? Tässä tehtävässä valmistat oman kuplivan juoman ja tutkit samalla reaktioita, jotka luovat tuon kuuluisan poreilun.
Tausta
Happoja ja emäksiä on kaikkialla ympärillämme; tiskiaineissamme, lääkkeissämme – jopa elintarvikkeissamme! Ne ovat äärimmäisen hyödyllisiä osittain siksi, että ne reagoivat niin voimakkaasti toisiinsa. Voimme käyttää näitä reaktioita auttaaksemme puhdistamisessa, helpottaaksemme sairasta vatsaa tai saadaksemme ruoan maistumaan mielenkiintoisemmalta.
Emäs on yhdiste, joka voi luovuttaa negatiivisesti varautuneita hydroksidi-ioneja. Kun lisäät emästä veteen, emäksinen yhdiste hajoaa, ja sen hydroksidi-ionien lisäys tekee liuoksesta emäksisemmän. Emäksia on monissa kotitalouksien puhdistustarvikkeissa sekä lääkkeissä, jotka auttavat neutraloimaan närästyksestä kärsivien mahahappoa.
Happo sen sijaan on yhdiste, joka voi luovuttaa positiivisesti varautuneen vetyionin (tai protonin). Kun happoa lisätään veteen, se hajoaa ja tekee liuoksesta happamamman vetyioniensa myötä. Vaikka jotkin hapot voivat olla vaarallisia, tarvitsemme niitä myös selviytyäksemme. Esimerkiksi pureskellessamme syljessä oleva happo auttaa hajottamaan ruokaa ruoansulatusta varten!
Kun yhdistät hapon ja emäksen, käynnistät happo-emäsreaktion. Kun läsnä on yhtä monta vety- ja hydroksidi-ionia, happo ja emäs neutraloivat toisensa muodostaen suolan ja vettä. Tässä tehtävässä tutkitaan reaktiota, joka tapahtuu, kun happo ja emäksinen karbonaatti yhdistetään.
Materiaalit
- Kylmää vettä
- Kaksi sitruunaa
- Teelusikallinen sokeria (enemmän tai vähemmän maun mukaan)
- Teelusikallinen ruokasoodaa
- Muovi- tai lasikuppi
- Sekoittajalusikka
- Sitruunamehupuristin/-puristin (suositeltava)
- Veitsi (sitruunoiden viipaloimiseen)
- Aikuinen apulainen
- Jää (valinnainen)
.
Valmistelu
- Käskekää aikuisen apulaisen leikata molemmat sitruunat kahtia.
Menetelmä
- Purista sitruunamehupuristimella kaikki mehu kummastakin sitruunasta lasiin. Maista muutama tippa mehua. Miten kuvailisit makua?
- Lisää yhtä paljon kylmää vettä lasissasi olevaan sitruunamehuun. Maista seosta uudelleen. Maistuuko se erilaiselta kuin pelkkä sitruunamehu? Millä tavalla?
- Lisää varovasti yksi teelusikallinen ruokasoodaa. Sekoita seosta lusikalla. Mitä tapahtuu, kun lisäät ruokasoodaa sitruunamehuun? Mitä näet ja kuulet tapahtuvan lasissa?
- Sekoita lusikalla yksi teelusikallinen sokeria seokseen. Lisää jäätä, jos haluat sen olevan kylmää!
- Makua keitostasi! Mitä huomaat mausta? Miten se eroaa pelkästä sitruunamehusta?
- Extra: Anna seoksesi vetäytyä tunnin ajan ja maista se sitten uudelleen. Miten maku on muuttunut tunnin aikana? Miksi luulet, että tämä muutos tapahtui?
Havainnot ja tulokset
Tässä tehtävässä sinun olisi pitänyt havaita poreilua tai kuplimista, kun lisäsit ruokasoodaa sitruunamehuseokseen. Lisäksi kun maistoit lopputuotettasi, sinun olisi pitänyt tuntea suussasi kuplia – jotka olivat happo-emäsreaktion tuote. Osaatko arvata, mikä seoksesi ainesosista oli happo ja mikä emäs?
Jos ennustit sitruunamehun olevan happo, olet oikeassa! Voit tunnistaa happamat elintarvikkeet (kuten sitruunat, jotka ovat hyvin happamia) maun perusteella; hapot maistuvat meistä hyvin happamilta. Muita happamia ruokia ovat esimerkiksi etikka, greippi ja limetit. Sen sijaan emäksiä voi olla vaikeampi havaita. Emäksiset elintarvikkeet voivat maistua meille hieman kitkeriltä – tai niissä voi olla hyvin vähän makua lainkaan. Tässä tapauksessa emäs tässä seoksessa oli ruokasooda, jolla ei ole juurikaan makua. Mutta olisit saattanut arvata, että se oli reaktiosi emäs, koska heti kun lisäsit sen, seoksesi olisi pitänyt alkaa poreilla!
Kun sitruunamehun happo (sitruunahappo) joutui kosketuksiin karbonaattiemäksen (ruokasooda) kanssa, tapahtui kemiallinen reaktio, jossa syntyi hiilidioksidikaasua (CO2). Kuten ehkä tiedät, hiilidioksidi on sama kaasu, jota lisätään limsoihin antamaan niille kuohkeutta.
Tämä reaktio vaatii hapon ja emäksen, jotta se voisi tapahtua. Siksi, kun maistoit pelkkää sitruunamehua tai sitruunamehun ja veden seosta, sinun ei olisi pitänyt huomata kuplia. Vesi on yleensä neutraalia (ei happoa eikä emästä) – näin ollen sen lisääminen sitruunamehuun ei saanut aikaan reaktiota, joka tarvitaan hiilidioksidikuplien syntymiseen. Vasta kun lisäsit ruokasoodan, reaktio tapahtui ja kuplat syntyivät.
Lisää tutkittavaa
Shimmy, Shimmy Soda Pop: Develop Your Own Soda Pop Recipe, from Science Buddies
Bath Bomb Science, from Science Buddies
Spurting Science: Erupting Diet Coke with Mentos, osoitteesta Scientific American
Science Activities for All Ages!, osoitteesta Science Buddies
Tämä aktiviteetti on tuotu sinulle yhteistyössä Science Buddies
kanssa.