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Prodotti e strumenti
Istruzioni
Premesse per capire l’esperimento
1. Scala di pH
2. Acidi e basi spiegazione veloce
Esperimento
Spiegazione scientifica

Prodotti e strumenti

Per eseguire l’esperimento dell’indicatore del cavolo rosso hai bisogno dei seguenti prodotti e strumenti:

Prodotti

Strumenti

Tempo

Acqua

Cavolo rosso

Sostanze per pH

Coltello

Pentola

Contenitori

10 min per bollire il cavolo

20 min per test pH

Come si vede dalla tabella hai bisogno di un cavolo rosso, di acqua e di tutte le sostanze di cui vuoi testare il pH. Se vuoi effettuare l’esperimento al meglio puoi usare l’acqua distillata invece di quella di rubinetto. Riguardo agli strumenti hai bisogno di ciò che normalmente trovi in casa: una pentola, un coltello e contenitori come bicchieri.

La durata dell’esperimento dipende da quante sostanze vorrai testare, nella tabella ho messo un tempo indicativo di 20 min se vorrai testare 10-15 sostanze. Ad ogni modo ti servono almeno dieci minuti per bollire il cavolo.

Istruzioni

Le operazioni da fare sono molto semplici:

Taglia il cavolo rosso in piccoli pezzi
Metti il cavolo tagliato in una pentola con un po’ di acqua
Bolli il tutto per 10 minuti
Filtra con un colino per ricavare la parte liquida

Avrai ottenuto così un liquido viola che è il nostro indicatore del cavolo. Con questo liquido potrai misurare il pH di tutte le sostanze ti capitino sotto tiro. Basterà aggiungere un po’ di indicatore (2-3 mL) alle soluzioni che vorrai testare. Osservando il cambiamento di colore potrai risalire al pH.

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Premesse per capire l’esperimento

Scala di pH

Questo estratto del cavolo (o forse meglio: questo cavolo di estratto?!) ha l’abilità di cambiare colore in base al pH della soluzione in cui si trova.

Il pH è un modo che i chimici hanno per comunicare tra loro e dirsi se una soluzione è acida o basica. Un pH acido va da 0 a 6, un pH neutro è 7, un pH basico va da 8 a 14; dove 0 è il massimo dell’acidità e 14 è il massimo della basicità. Il nostro estratto del cavolo ci aiuta a ricavare questi numeri relativi al pH comunicando con noi tramite un colore. Infatti il cavolo associa un colore diverso per ogni grado di pH, per esempio rosso è un pH 0, blu è un pH 7, quindi un pH neutro, e giallo è un pH 14 e così via per i colori intermedi. Semplicemente guardando la scala in Figura 1, saprai ora misurare il pH come un vero chimico e potrai calcolare il pH di qualsiasi sostanza ti capiti sotto tiro.

Figura 1 – Scala di pH per l’indicatore del cavolo

Acidi e basi spiegazione veloce

Se non sai cos’ è un acido o una base, non preoccuparti, lo possiamo vedere in due righe.

Un acido è una sostanza che libera in soluzione ioni H⁺, particelle con carica positiva.

Mentre una base è una sostanza che libera ioni OH^–, ioni con carica negativa; per neutra, invece, si intende una soluzione dove la quantità di ioni H⁺ e OH^– è uguale.

Esperimento

Nell’esperimento eseguito da noi e che puoi vedere nel video di cui sopra, abbiamo testato il pH di ben 10 sostanze e calcolato il pH semplicemente confrontando il colore ottenuto dopo l’aggiunta dell’estratto del cavolo con il numero corrispondente sulla scala di pH in Figura 1. Le sostanze testate sono le seguenti:

Acido solforico. La soluzione preparata aggiungendo un po’ di acido all’acqua, all’aggiunta dell’indicatore si è colorata di rosso indicando un pH 0, ossia molto acido.
Acido cloridrico, HCl. La soluzione si è di nuovo colorata di rosso indicando un pH intorno a 0, quindi acido.
Limone. Abbiamo spremuto in po’ di limone in acqua e all’aggiunta dell’indicatore la soluzione si è colorata di color salmone indicando un pH intorno a 1-2.
Zucchero. Dopo aver sciolto un cucchiaino di zucchero in acqua e aggiunto l’indicatore la soluzione si è colorata di blu acciaio, indicando un pH neutro, ossia pari a 7.
Bicarbonato di sodio. Dopo aver sciolto un cucchiaino di bicarbonato di sodio in acqua e aggiunto l’indicatore, la soluzione si è colorata di blu cadetto, indicando un pH intorno a 8.
Sapone per piatti. Dopo aver sciolto un po’ di sapone per piatti in acqua e aggiunto l’estratto del cavolo, la soluzione è diventata viola chiaro, quindi pH leggermente acido intorno a 6.
Candeggina. All’aggiunta dell’estratto la candeggina si è colorata di giallo-verde, manifestando un pH pari a 12-13.
NaOH. Dopo aver solubilizzato un cucchiaino di soda caustica in acqua e aggiunto l’indicatore, la soluzione è passata da incolore a giallo, indicando un pH pari a 14, quindi molto basico.
Carbonato di potassio. Questo sale è stato sciolto in acqua e all’aggiunta dell’estratto, la soluzione ha assunto un bellissimo colore verde, indicativo di un pH pari a 10, quindi basico. Nota che il carbonato è molto più basico dell’analogo bicarbonato, testato al punto 5.
La bibita Schweppes. Abbiamo aggiunto l’indicatore alla bibita e la soluzione si è colorata di viola-rosso indicando un pH tra 1 e 2, quindi abbastanza acido.

Nell’immagine sottostante (Figura 2) è riassunto il nostro esperimento completo.

Se vuoi sapere come fa il cavolo a cambiare il colore in base al pH, leggi il paragrafo successivo.

Figura 2 – Il nostro esperimento riassunto in questa immagine

Spiegazione scientifica

Come fa effettivamente il cavolo a cambiare colore? Questo accade grazie a delle sostanze speciali che il cavolo contiene, tali sostanze sono note con il nome di antocianine, parola che deriva dal greco anthos (fiore) e kyanos (blu). Le antocianine sono una classe di sostanze naturali che appartengono alla famiglia più vasta dei flavonoidi. In natura esistono almeno 500 diversi tipi di antocianine, tutte accomunate da una simile struttura chimica: una antocianidina a cui si legano diverse molecole di zucchero. L’antocianidina è il mattone base per costruire tutte le antocianine esistenti. Di antocianidine ce ne sono solo 23 e sono tutte caratterizzate dal catione flavinio, che puoi vedere in Figura 3. A seconda dei sostituenti R presenti sul catione flavinio si possono avere i vari tipi antocianidine. Le 500 tipologie diverse di antocianine si creano invece dalla posizione e dal tipo di zucchero che si lega allo ione flavinio. In genere le molecole di zucchero si legano in posizione R3 o R5.

Tuttavia per spiegare il comportamento del cavolo rosso, a noi serve un solo tipo di antocianidina, quella più abbondante in questo alimento: la CIANIDINA, la cui struttura è raffigurata in basso.

È proprio questa molecola a interagire con gli ioni H⁺ e OH^– presenti nell’ambiente circostante e quindi a essere sensibile al pH.

Come puoi, infatti, vedere dallo schema in basso, la molecola assume forme diverse in base al pH. Tali strutture diverse assorbono la luce in modo diverso, causando quindi il tipico cambiamento di colore dell’estratto del cavolo, come osservato nei nostri esperimenti.