Zeszyty Studenckiego Ruchu
Materiały 17 Sesji Studenckich
Naukowego Uniwersytetu
Kół Naukowych Uniwersytetu
Humanistyczno-Przyrodniczego Humanistyczno-Przyrodniczego
Jana Kochanowskiego
Jana Kochanowskiego
w Kielcach, 2008
w Kielcach, 2008
Paulina Figiel
Studentka V roku chemii
Studenckie Koło Naukowe Kalcyt
Akademia Świętokrzyska
im. Jana Kochanowskiego
w Kielcach
Recenzent: dr Agnieszka Gałuszka
Chemia od kuchni – czyli ciekawe doświadczenia chemiczne w domowym
laboratorium
Streszczenie:
Na podstawie wiedzy chemicznej można wyjaśnić zjawiska zdumiewające
zwykłego człowieka, które na pozór wydają się magicznymi sztuczkami. Kuchnia to
doskonały warsztat pracy, w którym można odkrywać i wyjaśniać takie ciekawe
doświadczenia, jak włożenie jajka do butelki, odczytanie niewidocznego pisma czy
stworzenie gazowanej fontanny z mentosów i coca-coli. To dzięki chemicznym prawom
przy kuchennym stole radzimy sobie z wieloma niedogodnościami życia codziennego,
wiemy jak oczyścić srebro, jak pozbyć się kamienia z czajnika, co zrobić żeby świeca
paliła się dłużej a ziemniaki nie czerniały. Celem artykułu jest naukowe wyjaśnienie
zjawisk, które można obserwować w domowym laboratorium.
Słowa kluczowe: chemia, kuchnia, laboratorium, doświadczenie, porady
„Wszystka wiedza pochodzi z doświadczenia.
Doświadczenie jest produktem rozumu.”
Immanuel Kant
Czy chemia, kojarząca się większości osób z nauką, w której aż roi się od
niezrozumiałych wzorów i regułek może mieć coś wspólnego z codziennym życiem? W
niniejszej pracy postaram się udowodnić, że doświadczenia chemiczne niekoniecznie
muszą być wykonywane w naukowym laboratorium a każdy z nas, często nieświadomie,
jest ich wykonawcą. Spróbujemy razem przez kuchenne drzwi zajrzeć do królestwa
chemii.
1. MAGIA W KUCHNI
Alchemię – poprzedniczkę nowoczesnej chemii uważano za czarną magię, a wielu
średniowiecznych alchemików występowało w roli magików, budząc ogromny podziw
swymi umiejętnościami. Takie sztuczki chemiczne, które udadzą się na pewno bez
tajemniczych zaklęć można wykonać stosując ogólnodostępne produkty spożywcze.
Przedstawione doświadczenia naukowe wyjaśniają tajemnicę niektórych na pozór
dziwnych i nienaturalnych zjawisk (Kowalska, 1974). Pokażą one, że kuchnia to doskonały
warsztat pracy, w którym można odkryć tajniki nauki.
Całe jajko w butelce (1)
Na kilka dni przed zademonstrowaniem sztuczki należy jajko włożyć do mocnego
octu, w którym skorupka zupełnie zmięknie, po czym uciskając delikatnie skorupkę należy
wsunąć jajko przez szyjkę do karafki (butelki z szeroką szyjką) (Kowalska, 1973).
Pozostaje jeszcze dokonać ponownego utwardzenia skorupy. W tym celu należy wlać do
butelki bardzo rozcieńczony roztwór sody w wodzie. Trzeba tak często zmieniać roztwór,
dopóki skorupka nie stwardnieje (Živko, Kostić, 1974).
2CH
3
COOH + CaCO
3
→ (CH
3
COO)
2
Ca + CO
2
+ H
2
O
Całe jajko w butelce (2)
Do eksperymentu należy przygotować butelkę z szeroką szyjką, oraz ugotowane na
twardo jajka i zapałki. Trzeba upewnić się, że jajko jest szersze niż otwór butelki. Po czym
podpalić zapałkę, wrzucić ją do butelki i postawić na niej jajko. Jajko zostanie wessane do
środka. Ogień z zapałki podgrzewa powietrze w butelce, przez co cząsteczki gazów
oddalają się od siebie. Kiedy płomień gaśnie, cząsteczki w powietrzu schładzają się i
zbliżają do siebie. Powietrze z zewnątrz wdarłoby się teraz do butelki, jednak na jego
drodze stoi jajko. Ciśnienie powietrza na zewnątrz jest, bowiem tak wysokie, że wepchnie
jajko do środka butelki.
Niewidoczny list (1)
Niewidoczne pismo otrzymuje się pisząc na grubszym papierze stalówką maczaną w
occie. Po wyschnięciu kartki pismo jest niewidoczne dla naszego oka. Można je wywołać
trzymając kartkę nad płomykiem świecy. W miejscach zwilżanych octem celuloza zostaje
przekształcona w acetylocelulozę o niższej temperaturze spalania. I tak ciepło dostarczane
przez płomyk świecy powoduje tu najpierw zaczernienie liter (Kowalska, 1973).
Niewidoczny list (2)
Do eksperymentu potrzebna jest cytryna, kartka białego papieru oraz żelazko. Należy
napisać swoją „tajemniczą wiadomość” na kartce używając soku z cytryny. Trzeba
pozwolić, aby kartka wyschła, po czym przyłożyć do niej rozpalone żelazko. Kiedy kartka
wyschnie pismo stanie się niewidoczne dla oka. Dopiero żelazko pozwoli odczytać ukryty
tekst. Dzieje się tak, ponieważ kwaśny sok osłabia papier. Gdy podgrzewa się papier, jego
kolor ciemnieje. W miejscu gdzie działa sok z cytryny, odbywa się to szybciej.
Lampa lawa
Przed eksperymentem należy przygotować przezroczystą plastikową butelkę ze
szczelną nakrętką, pipetkę, olej kuchenny, barwnik spożywczy (może być również
atrament) oraz sól. Do butelki nalewa się wody (do dwóch trzecich objętości) i kilka kropel
barwnika. Do tak przygotowanego roztworu dodaje się olej, tak by utworzyła się warstwa
na powierzchni wody i posypuje się go kilkoma szczyptami soli. Dodanie większej ilości
soli wydłuża trwanie eksperymentu. W trakcie doświadczenia woda i olej nie mieszają się.
Cząsteczki wody zbudowane są z jeszcze mniejszych ciał, czyli atomów. Wszystkie atomy
mają ładunek elektryczny, który może być dodatni, ujemny lub obojętny. Jedna część
molekuły wody ma przeważający ładunek dodatni, a druga ujemny. Takie cząsteczki,
zwane polarnymi, lubią trzymać się razem. Molekuły oleju są zupełnie inne. Ich ładunki
elektryczne są rozłożone dość równo. To są cząsteczki niepolarne. Kiedy próbuje się
zmieszać jeden typ molekuł z drugim, polarne cząsteczki wody tak mocno trzymają się
razem, że wypychają olej na powierzchnię. Gdy dosypuje się soli, spada ona na dno,
ciągnąc za sobą smugi oleju. Dzieje się tak, ponieważ sól ma większą gęstość od wody. W
czasie, gdy sól zdąży rozpuścić się w wodzie, olej powróci na powierzchnię.
Samopompujący się balonik
Do wykonania doświadczenia należy przygotować przezroczystą butelkę, sodę
oczyszczoną, ocet oraz kolorowy balonik. Sodę wsypuje się do butelki. Im więcej sody
wsypie się do butelki, tym bardziej widoczny efekt eksperymentu. Następnie wlewa się
ocet i nakłada na szyjkę butelki balonik. W trakcie doświadczenia między sodą
oczyszczoną a octem zachodzi reakcja, podczas której wydziela się dwutlenek węgla,
dzięki czemu balonik się pompuje:
NaHCO
3
+ CH
3
COOH → CH
3
COONa + H
2
O + CO
2
Jeżeli objętość balonika jest za mała, wówczas pod wpływem nadmiaru gazu pęka.
Gazowana fontanna
Do doświadczenia potrzebne jest opakowanie mentosów oraz butelka niesłodzonego
(dietetycznego) gazowanego napoju. Należy też przygotować plastikowy pojemnik lub
miskę, gdyż tworząca się fontanna z napoju może pozostawić wokół plamy. Otwartą
butelkę z napojem stawia się w plastikowym pojemniku, po czym wkłada się mentosy w
papierowy rulon i wrzuca wszystkie naraz do butelki. Obserwuje się intensywną fontannę.
Do gazowanych napojów jest wtłaczany dwutlenek węgla pod wysokim ciśnieniem.
Cząsteczki wody silnie się przyciągają i gromadzą się otaczając bąbelki gazu. Ponieważ
napięcie powierzchniowe jest bardzo silne, większość gazu pozostaje zawieszona w cieczy
i nie może się rozprzestrzenić. Natomiast w skład mentosów wchodzi guma arabska (sok z
afrykańskiego drzewa). Proteiny w gumie arabskiej przełamują napięcie powierzchniowe
cząsteczek wody po czym uwalniają dwutlenek węgla. Ponieważ gaz jest uwalniany z dużą
szybkością, „zabiera” on ze sobą dużą część zawartości butelki.
Woda gazowana (oranżada)
Przygotować należy szklankę wody, sodę oczyszczoną w proszku oraz 10% ocet. Do
wody wsypuje się sodę. Następnie do powstałego w ten sposób roztworu dodaje się kilka
kropel octu. Obserwuje się wydzielanie się pęcherzyków gazu z otrzymanego roztworu. W
wyniku reakcji roztworu sody oczyszczonej z roztworem octu wydzielił się dwutlenek
węgla, co przedstawia poniższa reakcja:
NaHCO
3
+ CH
3
COOH → CH
3
COONa + H
2
O + CO
2
Bomba pianowa
Do wykonania doświadczenia potrzebna jest soda oczyszczona, kwasek cytrynowy w
proszku, woda, mydło w płynie oraz słoik z zakrętką. Wsypuje się torebkę sody
oczyszczonej i 2 torebki kwasku cytrynowego do słoika, następnie wlewa się na to mydło
w płynie, a potem ostrożnie wodę, tak aby nie miała kontaktu z sodą i kwaskiem.
Kolejnym zadaniem jest wykonanie małego otworu w zakrętce, zakręcenie słoika i
potrząsanie nim zatykając otwór palcem. Podczas potrząsania słoika, składniki mieszają
się. Powstaje dwutlenek węgla, który powoduje „eksplozję piany” po zdjęciu palca z
otworu.
2. PRAKTYCZNE RADY
Poniżej zaprezentuję praktyczne rady, które pomogą rozwiązywać problemy życia
codziennego. Kuchnia to nasze „małe laboratorium”, w którym ukrywają się przepisy na
wspaniałe dania i wypieki, ale nie brakuje również w niej składników, których inne
zastosowanie może nas zaskoczyć. Dzięki chemicznym prawom przy kuchennym stole
możemy poradzić sobie z wieloma niedogodnościami.
Oczyszczanie srebra
Ciemny nalot na wyrobach srebrnych jest siarczkiem srebra powstającym wskutek
kontaktu ze śladami siarkowodoru w obecności tlenu powietrza:
4 Ag + 2 H
2
S + O
2
2 Ag
2
S + 2 H
2
O
Przedstawię kilka metod, które umożliwią pozbycie się tego problemu, aby znów
zobaczyć błysk biżuterii.
Metoda 1
Do doświadczenia należy przygotować folię aluminiową, garnek z roztworem wody i
soli. Oczyszczane przedmioty należy owinąć w folię aluminiową i umieścić w garnku.
Następnie roztwór gotuje się przez kilkanaście minut na wolnym ogniu, po czym starannie
wyciera przedmioty do sucha. W procesie czyszczenia srebra zachodzi reakcja redox
(redukcji i utleniania). Srebro z postaci zanieczyszczeń (siarczki, tlenki) przechodzi do
postaci metalicznej. Aluminium natomiast, jako aktywniejsze chemicznie przechodzi z
postaci metalicznej do postaci związków (takich w jakich było srebro). Aby reakcja była
możliwa oba metale muszą być zanurzone w elektrolicie, którym w tym przypadku jest
wodny roztwór dobrze zdysocjowanej soli (gdyż jest to sól mocnego kwasu i mocnej
zasady). Podczas kontaktu roztworu z metalicznym glinem podczas oczyszczania
uwalniane są elektrony:
Al
Al
3+
+ 3e
Elektrony uczestniczą w redukcji siarczku srebra i powstaje srebro w postaci metalicznej:
Ag
2
S + 2 H
2
O + 2e
2 Ag + H
2
S + 2 OH
–
Metoda 2
Sok z cytryny należy wymieszać z popiołem (np. z papierosów). Przygotowuje się
gęstą papkę, która likwiduje poczerniałe miejsca na wyrobach ze srebra. Wciera się masę
w przedmioty przygotowane do oczyszczenia. Po tym zabiegu trzeba przedmioty opłukać
letnią wodą i wytrzeć do sucha. Pod wpływem zastosowanych substancji następuje
redukcja siarczku srebra i srebro przechodzi do postaci metalicznej.
Metoda 3
Na litr wody dodaje się łyżkę octu (10%) oraz łyżkę sody oczyszczonej. Całkowicie
zanurza się srebro w roztworze na 15 minut, a następnie się spłukuje srebrne przedmioty i
starannie przeciera miękką szmatką. Srebrne przedmioty zostają oczyszczone, ponieważ
następuje redukcja siarczku srebra.
Metoda 4
Srebrnej, zmatowiałej biżuterii, która jest pokryta nalotem pomoże kąpiel w
kwaśnym mleku. Wystarczy, bowiem zanurzyć ją w nim na pół godziny, po czym
dokładnie wypłukać i wysuszyć. Podobnie należy postępować ze srebrnymi sztućcami
(Bilgenroth 2005). Również w tej reakcji siarczek srebra redukuje się zgodnie z reakcją:
Ag
+
+ e → Ag
Jak pozbyć się kamienia z czajnika?
Tworzący się w naszych czajnikach osad to sole kwasu węglowego – węglany
wapnia i magnezu. Aby się go pozbyć należy do wody dosypać kwasku cytrynowego i
otrzymany roztwór zagotować. Woda zaczyna się intensywnie burzyć, powstaje dwutlenek
węgla, natomiast sole kwasu cytrynowego przechodzą do roztworu. Po zagotowaniu należy
wodę wylać i raz jeszcze samą wodę bez kwasku doprowadzić do wrzenia.
Smaczny odrdzewiacz
Każdy z nas zna smak coca-coli, jest to bowiem bardzo popularny napój gazowany.
W jego skład wchodzi kwas fosforowy, który reaguje z rdzą (tlenkiem żelaza),
rozpuszczając ją.
Fusy po kawie, woda z mięsa i skorupki z jaj jako doskonałe nawozy
Nie należy wyrzucać fusów po czarnej kawie, gdyż stanowią one doskonały nawóz,
dzięki któremu będą one doskonale rosły. Również woda, w której płukano mięso, stanowi
doskonałą odżywkę. Natomiast bogate w wapń pokruszone skorupki z jajek należy włożyć
do naczynia i zalać wodą. Po 2-3 tygodniach można podlewać taką wodą kwiaty
doniczkowe (Bilgenroth, 2005).
Aby świeca paliła się dłużej
Przed pierwszym zapalenie świecy należy owinąć ją folią i włożyć na kilka godzin
do zamrażalnika. Dobry efekt obserwuje się również, gdy naokoło knota wysypie się
odrobinę soli (Bilgenroth, 2005).
Aby pozbyć się zapachu ryb z naczyń
Woń ryb zniknie z naczyń, w których były przyrządzane po przetarciu ich skórką
cytryny lub zagotowaniu w nich wody z cytryną.
Jak wyczyścić porcelanę
Osad z herbaty i kawy można usunąć wykorzystując sodę oczyszczoną. Należy
nałożyć ją na wilgotną ściereczkę i przecierać zabrudzone miejsca (Bilgenroth 2005).
Aby olej z patelni nie pryskał
Często zdarza się, że rozgrzany olej z patelni pryska. Aby temu zapobiec przed
smażeniem należy posypać tłuszcz szczyptą soli.
Sucha sól w solniczce
Sól nie zwilgotnieje, nie utworzą się grudy, jeżeli na dno włożymy kilka ziarenek
ryżu (który wchłania wodę) lub odrobinę mąki ziemniaczanej.
Aby ziemniaki nie czerniały
Aby obrane ziemniaki nie czerniały w wodzie, należy zakwasić wodę (obniżyć pH
środowiska). Zmianę tę można dokonać dowolnym, nieszkodliwym dla zdrowia kwasem
np. winowym lub cytrynowym, bądź warto użyć octu, który także zapobiega zmianie
zabarwienia ziemniaków (Stobiński 1974).
Na koniec przytoczę słowa Dymitra Mendelejewa: „Kiedy wiesz jak swobodnie,
szeroko i radośnie żyje się w dziedzinie chemii, musisz zapragnąć, aby inni skierowali tu
swe kroki…”. Gdy sami poczujecie tę radość, będziecie chcieli z całego serca zbliżyć do
spraw nauki innych kolegów, będziecie chcieli wprowadzić ich w świat nauki
odwdzięczając się w ten sposób tym, którzy w ten świat wprowadzili was. Nigdy nie
sądźcie, że w nauce wszystko zostało odkryte, że już nic nie można zdziałać. Starajcie się
w swoim życiu osiągnąć to, co w waszej mocy bez względu na to, ile i co osiągniecie, „bo
człowieka nic nie czyni bardziej szczęśliwym – powiada wielki uczony jugosłowiański
Michał Pupin – niż jego własne uczciwe przekonanie, że zrobił najlepiej jak mógł” (Živko,
Kosić 1984).
Literatura:
BILGENROTH L. 2005 – Praktyczne porady dla pani domu. Świat Książki. Warszawa.
KOWALSKA L. 1973 – 500 Zagadek chemicznych IV. Wyd. Agat. Lublin
STOBIŃSKI J. 1974 – Chemia i życie. Instytut Wydawniczy Nasza Księgarnia. Warszawa
ŽIVKO K. KOSTIĆ 1984 – Między zabawą a chemią. Wydawnictwa Naukowo-
Techniczne. Warszawa.