Zabawa z pH

Dlaczego herbata po dodaniu cytryny robi się jaśniejsza? Dzieje się tak, ponieważ zmienia się jej pH (peHa).

Zacznijmy od tego, czym jest pH?

Odpowiedź będzie krok po kroku i na koniec, mam nadzieję, wszystko będzie jasne.

Jak pisałam wcześniej woda składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu (H₂O). W jednej szklance wody znajduje się mnóstwo cząsteczek wody. Okazuje się jednak, że nie wszystkie cząsteczki pozostają w postaci H₂O. Część z nich ulega rozkładowi. Kiedyś uważano, że woda rozpada się na jon wodorowy H⁺ i jon wodorotlenowy OH^–. Dzięki nowoczesnej chemii teraz wiadomo, że jon H⁺ właściwie nigdy nie występuje w roztworze sam tylko znajduje wolną cząsteczkę wody tworząc jon H₃O⁺. Dlatego to, co dzieje się w szklance wody można przedstawić na schemacie tak:

Na górze obrazka widać jak powstają jony H3O+ i OH- z dwóch cząsteczek wody a na dole obrazka przedstawiona jest reakcja odwrotna. Źródło: middleschoolchemistry

Podsumowując: jeśli weźmiesz zwykłą szklankę wody to będą się w niej znajdowały cząsteczki wody H₂O, trochę jonów H₃O⁺ i taka sama liczba jonów  OH^–. W tej sytuacji jonów „+” i „–”  jest tyle samo. Ale możemy do wody dodać różne substancje, które tą równowagę zaburzą.

Żeby móc jakoś zmierzyć czy to jony H₃O⁺ czy OH^– przeważają w roztworze i jak duża jest ta przewaga, wprowadzona została  skala pH.  Jako pierwszy zastosował ją duński biochemik Søren Sørensen w 1909 roku. Wtedy kiedy pracował profesor Sørensen myślano, że jony H⁺ występują w roztworze, stąd nazwa pH. Mimo, że teraz wiemy, że to nie jony H⁺ tylko H₃O⁺ są w roztworze to skala działa bez zmian.

Jak wspomniałam, w czystej wodzie jony „+” i „-” są w równowadze. Dlatego według skali jej pH jest obojętne (bo ani minus ani plus nie przeważa). Jeśli dodamy do wody coś, co spowoduje, że w roztworze będzie więcej jonów OH^– to pH tego roztworu wzrośnie. Mówi się wtedy, że roztwór jest bardziej zasadowy. Jeśli natomiast dodamy coś, co spowoduje, że przeważać będą jony H₃O⁺ to jego pH zmaleje. I roztwór wtedy będzie nazywany kwaśnym.

Miarę pH danego roztworu można zmierzyć potencjometrycznie – ale do tego potrzebny jest sprzęt, który rzadko kto ma w domu 😉 . Drugą metodą pomiaru jest zastosowanie wskaźnika pH. Wskaźniki pH to takie substancje, które zmieniają kolor w zależności od pH roztworu. Takich substancji jest bardzo dużo i są popularne w laboratoriach. Na przykład stosuje się substancję o cudownej nazwie fenoloftaleina, która w roztworze kwaśnym i obojętnym nie ma koloru a w roztworze zasadowym jest pięknie różowa.

Ale pH można też sprawdzić samemu! Otóż substancje, które zmieniają kolor w zależności od pH spotykasz pewnie co dzień – tylko o tym nie wiesz. Najprostszym przykładem jest wspomniana na wstępie herbata.

Zrób eksperyment:

 

Przygotuj dzbanek herbaty – niezbyt słabej. Takiej, żeby miała lekko brązowy kolor. Jak trochę ostygnie możesz zaczynać. Nalej po trochę herbaty do kilku szklanek i spróbuj dodać do niej różne substancje – ocet, cytrynę, sodę oczyszczoną, proszek do prania, odrobinę domestosa (ostrożnie!). Zobacz jak zmienia się jej kolor.

Do środkowej szklanki nic nie dodałam – to była szklanka kontrolna. W szklankach z lewej chciałam obniżyć pH – dodałam ocet lub sok z cytryny. Udało się – herbata zjaśniała. A do szklanek z prawej dodałam sodę oczyszczoną lub NaOH (bo akurat, o dziwo miałam w kuchni. Równie dobrze sprawdzi się proszek do prania lub odrobina domestosa). W tych szklankach roztwór stał się zasadowy i herbata zbrązowiała. Fot. ADDA (Łucja).

Herbata jest wskaźnikiem, który chyba każdy ma pod ręką. Ale można poszukać innych!

Teraz jest sezon więc spróbuj z czerwoną kapustą. To jest chyba najpiękniejsza wersja tego eksperymentu. Do garnuszka pokrój trochę liści czerwonej kapusty a następnie zalej je gorącą wodą. Po kilku minutach woda będzie zabarwiona na fioletowo (Przynajmniej powinna być zabarwiona na fioletowo. W pH obojętnym ma ona kolor fioletowy, jeśli woda w twoim kranie ma trochę inne pH to ten kolor będzie inny – w końcu to wskaźnik pH). Ponownie porozlewaj barwny roztwór do kubeczków. Uwaga! Dobrym pomysłem jest położyć coś na stole, żeby go nie pochlapać na kolorowo.

Fot. ADDA (Łucja).

A teraz dodaj do szklanek różne testowane substancje i podziwiaj jak zmieniają się kolory!

Znowu, w środkowej szklance jest roztwór kontrolny. A z lewej dodałam rzeczy kwaśne i kolor z fioletowego zmienił się na czerwony. Po dodaniu sody lub NaOH (z prawej) roztwór kapusty zabarwił się na niebiesko lub zielono. Fot. ADDA (Łucja).

Jeśli nie uda się wam zdobyć kapusty – nic straconego! Ja wybrałam się na spacer i znalazłam jeszcze na drzewie owoce dzikiego bzu czarnego. Po zalaniu gorącą wodą i pogotowaniu go przez ok. 10 minut będziesz mieć gotowy roztwór wskaźnikowy.

Fot. ADDA (Łucja).

 

 

Fot. ADDA (Łucja).

Posprawdzaj jakie pH mają różne dostępne w domu substancje. Jeśli nie masz herbaty ani kapusty ani czarnego bzu interesujące może być sprawdzenie czy podobnie zachowają się buraki, czerwona cebula, jeżyny, czarna porzeczka, jagody itp. Powodzenia!