PRÀCTIQUES PER SI VOLEU FER DE CIENTÍFICS
Us presentem un conjunt d’experiències que volem que practiqueu, doncs la nostra intenció és que passeu per una experimentació i observació directa dels fets i que això us serveixi de base d’una expressió creativa i alhora enriquidora en el llenguatge verbal, matemàtic, plàstic.
Presentem un conjunt de propostes, llestes per fer.
I per rentar-se les mans…sabó!
Anem a fer sabó, ja veuràs que és molt fàcil.
Història del sabó
Abans del segle XVIII, i durant els segles, l’elaboració del sabó va ser una tasca principalment casolana en la qual s’emprava com a matèries primeres cendres vegetals i greixos vegetals o animals.
A la segona meitat del segle XIX diversos factors econòmics i tecnocientífics van produir el desenvolupament de la indústria del sabó. El procés industrial es diferencia poc del casolà: les cendres se substitueixen per l’hidròxid de sodi principalment, encara que també s’utilitza l’hidròxid de potassi. En els diferents tipus de sabó se li poden addicionar, segons l’ús a què es destinin, colorants, perfums, emulgents, desinfectants, etc.. La reacció entre un greix i un àlcali (coneguda per reacció de saponificació) produeix, a més de sabó, glicerina, que també s’aprofita.
La seva producció és coneguda des de fa més de dos milions d’anys. Al principi va ser emprat des del punt de vista mèdic, i no va adquirir importància fins a principis de la nostra era. A la fi del segle XVIII el sabó es comença a fabricar industrialment ja que abans era casolà. El sabó per a ús domèstic pot ésser presentat en pastilles, en escates, granulat, en pols i líquid. Les greixos sòlids ordinaris acostumen a donar sabons durs. Si s’utilitzen olis viscosos en productes no saturats s’obtenen sabons tous.
Preparació
El sabó tradicional es preparava amb sosa i restes d’olis usats. Donat que la sosa és un producte càustic i la manipulació amb jovent pot resultar perillós, hem substituït aquest producte per cendra.
Necessites aigua de cendra espessa, oli i alcohol. La mateixa quantitat de cendra i oli, i la meitat d’alcohol.
Barrejar-ho tot i remenar una bona estona al bany maria, fins que es comenci a endurir el conjunt. Finalment afegir-hi aigua salada. Posar-ho o no en motlles és optatiu. Deixar reposar un parell de dies.
Una altra manera de fer-ho
Material
Per fer el sabó caldran un got de precipitats de 100 cm3, una proveta de 100 cm3, una vareta de vidre, una reixeta, una pinça, un trespeus i un encenedor Bunsen.
Productes químics
Per fer el sabó caldran 25 cm3 d’oli d’oliva, 5 gr. d’hidròxid de sodi, 20 gr. de clorur de sodi i 15 cm3 d’aigua.
Procediment
Formació del sabó
Ompliu un vas de precipitats amb 25 cm3 d’oli d’oliva i 15 cm3 d’aigua. S’escalfa la mescla aproximadament . Quan comença a bullir hi afegim 5 gr. d ‘hidròxid de sodi. Es fa bullir la mescla remenant enèrgicament fins a arribar a dissoldre tot l’hidròxid de sodi, aproximadament 30 minuts aproximadament . En aquest moment, s’està produint la hidròlisi de l’èster gras i s’està obtenint glicerina i sabó.
Durant el procés heu de vigilar que la mescla no arribi a la sequedat i, si fos necessari, s’afegeixen petites quantitats d’aigua destil·lada sense sobrepassar els 10 cm3 cada vegada.
Eliminació de la glicerina
Com que que el sabó és una sal sòdica, se separa de la solució de glicerina afegint clorur sòdic per precipitar-lo per efecte d’ió comú. Per aconseguir-ho, passa la mescla a un vas de precipitats més gran i afegeix uns 300 cm3 d’aigua destil·lada. Es porta a bullir i es remena enèrgicament fins que quedi ben dissolt. Quan comença a bullir hi afegim, a poc a poc, 20 gr. de clorur de sodi. En aquest moment podem afegir essències per a donar una mica d’olor i color al sabó. Remenem enèrgicament i deixem refredar. D’aquest procés, se’n diu “salat”.
Podrem observar la formació de dues capes: la superior és la del sabó, i la inferior, principalment, és l’aigua i glicerina. Com més vegades es faci aquest procés, més pur serà el sabó. Si es volgués aconseguir la glicerina, la podríem obtenir mitjançant la destil·lació de la solució aquosa remenant.
Es retira el sabó mitjançant una espàtula i ho deixem assecar sobre paper de filtre. Una vegada hem obtingut el sabó, ja podem posar-lo en un motlle prement bé i donant-li la forma desitjada.
Exemple de sabó amb essència de maduixa.
Composició química
Els sabons són sals sòdiques d’àcids grasos de cadena llarga; les grases naturals són esters d’aquests àcids amb la glicerina i s’anomenen glirèrids. Les grases o olis naturals, són mescles de glicèrids.
GLICERINA
Alcohol saturat trivalent de la sèrie grassa, propanotriol, la fórmula del qual és C3H5(OH)3; líquid incolor, de consistència de xarop i densitat 1,269 gr/cm3, de sabor dolç, d’on li ve el nom. En l’atmosfera bull a 290o C amb una lleugera descomposició. És missible en aigua i alcohol. Se solidifica molt difícilment, i només en estat anhídrid, a una temperatura de -40oC i en cristalls ortoròmbics que es formen a -22oC. Es troba formant èsters amb àcids grassos en les grasses i olis naturals. S’obté com a subproducte del sabó. La glicerina pura comercial és el component bàsic en les pastes dentifrícies. A més a més té nombrosos usos; en medicina s’utilitza pura, com a liniment o com a excipient, en preparació dels glicerofosfats, en les arts s’utilitza per a extraure en calent els alcaloides naturals (morfina, quinina, etc.) o diverses essències. S’empra com a suavitzant en aprests; entra com a ingredient en la tinta de copiar i fabriquen amb ella explosius (nitroglicerina), anticongelants per motors,…
Taula dels components més freqüents de les grases i olis naturals.
| Nom de l’àcid | Glicerina – Triester | Font natural |
| esteàric | triestearina | animal, sèu, mantega |
| palmític | tripalmitina | oli de palma, sèu |
| olèic | trioleina | oli d’oliva i cacahuet |
Mostres de diferentes grases i olis, tenen diferent composició dels seus ésters. Les grases difereixen dels olis de que són sólides a temperatura ambient. En general, aquestes, estan formades per glicèrids d’àcids grasos saturats, mentre que els olis contenen grans quantitats d’àcids grasos no saturads.
La formació d’un sabó es fa mitjançant una reacció de saponificació, que consisteix en l’hidrólisis d’una grasa amb un àlcali produïnt 3 mol.lècules de sal sòdica o potàssica (segons l’àlcali emprat) i una mol.lècula de glicerina.
La reacció esquematitzada és la següent:
| RCOOCH2 | HOCH2 | ||
| | | | | ||
| RCOOCH + | 3 NaOH —–> | 3RCOO–Na++ | HOCH |
| | | | | ||
| RCOOCH2 | HOCH | ||
| Èster | Àlcali | Sabó | Glicerina |
Aquesta és una reacció de gran importància donada la seva aplicació industrial. La glicerina és un subproducte important doncs s’aprofita en la fabricació de resines, nitroglicerina, en l’indústria farmacéutica-cosmètica i com humactant (són substàncies que ajuden a mantenir el contingut d’humitat d’un producte. La aplicació més freqüent és per la conservació del tabac).
Podem preparar llevat?
Anem a fer llevat, ja veuràs que és molt fàcil.
Materials
Per fer llevat es necessita 1 culleradeta de mel, 1 cullerada d’oli, 2 pessics de sal. 2 tasses d’aigua i farina integral.
Procediment
1.- Barreja tots els ingredients de la llista, afegint la farina integral i amassant-ho bé, fins que la pasta ja no s’agafi als dits.
2.- Dóna forma de bola a la massa i deixa-la reposar en un plat de terrissa, i en un lloc calent (20 graus C), uns tres dies. Tapa-ho tot amb un drap.
3.- Observa la pasta passats els tres dies.
S’han produït canvis? Explica’ls:
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
La pasta s’ha……………………………………………………….. i fa olor de …………………………………………………….
4.- Això que tens ara, encara no és un bon llevat.
Afegeix dues cullerades de farina i pasta-ho tot ben bé. Deixa-ho reposar dos dies més. Passat aquest temps ja tindràs el llevat llest per fer pa.
5.- Si tens intenció de fer pa un altre cop, has de reservar una mica d’aquest llevat i refer-lo.
Separa una mica del llevat ( el gruix d’un ou).
Afegeix mitja tassa d’aigua i una mica de farina.
Pasta-ho tot fins obtenir una massa tova.
Fes una bola i deixa-la en una cassola.
Cal tapar-ho amb un drap.
I sobretot deixar-ho en un indret fresc!
Reaccions químiques
En el món en que vivim es donen canvis incessants en què unes substàncies desapareixen i es transformen en unes altres de diferents. Aquests canvis o transformacions són les reaccions químiques.
Hi ha substàncies que pateixen canvis considerables quan s’escalfen, quan es fa passar un corrent elèctric a través seu o quan entren en contacte amb altres substàncies. Com a conseqüència d’aquests canvis desapareixen substàncies i n’apareixen de noves. Les substàncies de partida s’anomenen reactius i les que s’obtenen, productes.
Característiques
Les reaccions químiques tenen les característiques següents:
En totes les reaccions químiques es formen substàncies noves.
Algunes reaccions químiques són reversibles, però en general són irreversibles.
Durant la reacció hi ha un intercanvi d’energia amb el medi.
La massa dels productes és igual a la massa de les substàncies que reaccionen.
Les masses dels reactius que reaccionen estan en una relació constant.
Tipus de reaccions químiques
Totes les reaccions químiques van acompanyades de despreniment o d’absorció d’energia.
EXOTÈRMIQUES
Són les reaccions químiques que tenen lloc amb despreniment d’energia en forma de calor.
ENDOTÈRMIQUES
Són les reaccions químiques que tenen lloc amb absorció d’energia en forma de calor.
REACCIONS D’OXIDACIÓ
Són reaccions en què una substància es combina amb l’oxigen. Aquestes reaccions acostumen a desprendre molta energia ( exotèrmiques), i en alguns casos es forma una flama, com en el cas de l’oxidació del magnesi, en aquests casos es parla de reaccions de combustió.
REACCIONS DE DESPLAÇAMENT
Si barregem un metall com el zinc i un àcid com l’àcid clorhídric (dissolució aquosa de clorur d’hidrogen) es produeix una substància que es queda dissolta en l’aigua i es desprèn un gas (hidrogen). En aquesta reacció el zinc ha desplaçat l’hidrogen de la seva combinació amb el clor. Per això es diu que es tracta d’una reacció de desplaçament.
REACCIONS DE PRECIPITACIÓ
Quan barregem dissolucions de sals solubles de vegades obtenim una sal insoluble que precipita. Aquest precipitat es podria separar per filtració. Les reaccions en dissolució en què un dels productes és un sòlid que precipita s’anomenen reaccions de precipitació.
Algunes substàncies químiques
Els àcids
Els àcids són substàncies formades per molècules que tenen dues parts: L’una és l’hidrogen i l’altra, un no metall o un grup de no metalls.
Alguns àcids són components de moltes substàncies que es fan servir correntment: la llimona o la taronja contenen àcid cítric. El vinagre conté àcid acètic. L’aspirina conté àcid acetilsalicílic. Les begudes de cola contenen àcid fosfòric. El suc gàstric del nostre estómac també és àcid. En el laboratori i a la indústria s’utilitzen àcids.
Propietats dels àcids:
- Condueixen el corrent elèctric: són electròlits.
- Reaccionen amb alguns metalls com el zinc, el magnesi, l’alumini i el ferro, i en la reacció es desprèn hidrogen (gas).
- Canvien el color de certes substàncies anomenades indicadors.
- Tenen un sabor agre. Degut a la toxicitat de moltes substàncies mai s’ha d’utilitzar el sabor per identificar substàncies.
- Reaccionen amb els compostos anomenats bases.
Algunes reaccions químiques
Aquestes son algunes reaccions químiques senzilles que es poden realitzar al laboratori..
Reacció d’un metall amb un àcid
Quan mesclem zinc amb àcid clorhídric es produeix una reacció en què el zinc desplaça l’hidrogen de l’àcid clorhídric:
Zn (s) + 2 H Cl (aq) ® ZnCl2(aq) + H2(g)
Quan un metall reacciona amb un àcid s’obté la sal del metall i s’allibera hidrogen que es pot evidenciar apropant la flama d’un encenedor : s’escolta una petita explosió.
Observa que passa dins el tub d’assaig . Toca el tub d’assaig i digues si es tracta d’una reacció exotèrmica o endotèrmica.
Reacció d’obtenció del iodur de plom
Es posa una petita quantitat d’na dissolució de nitrat de plom en un tub d’assaig. S’afegeix una petita quantitat d’una dissolució de iodur de potassi:
Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(aq) ® PbI2(s) + 2 KNO3 (aq)
Es tracta d’una reacció de precipitació.
Observa de quin color eren les dissolucions que has posat dins el tub d’assaig.
De quin color és el producte resultant?Com podries separar el iodur de plom que s’ha format?
Reacció d’oxidació del magnesi
Reacció química amb despreniment d’energia lluminosa.
Amb unes pinces s’aguanta un tros de cinta de magnesi d’uns 4 o 5 cm de llargària i es col·loca uns segons prop d’una flama.
2 Mg(s) + O2(g) ® 2 MgO(s)
Què observes?
Què queda com a residu?
El magnesi crema amb una llum enlluernadora, i en lloc de la cinta de magnesi queda una cendra de color blanc, que és òxid de magnesi.
En aquesta reacció, es desprèn energia en forma de llum.
Es tracta d’una reacció de formació o síntesi.
