Темна і світла сторони чаю
Всі ми знаємо, як корисно взимку пити гарячий чай з лимоном: не тільки щоб поповнити запас вітамінів, а й щоб насолодитися приємним смаком і ароматом напою. Я дуже люблю неспішно випити чашечку свіжозвареної чорного чаю з скибочкою лимона і чайною ложечкою цукру і подумати про що-небудь цікаве, на що у нас зазвичай не вистачає часу. Наприклад. чому чай світлішає від лимона? Напевно багато замислювалися про це. Деякі навіть скажуть: тому що лимон кислий. Вони будуть абсолютно праві. У лимоні міститься лимонна кислота, а в чаї особливі речовини, які надають йому забарвлення і змінюються під дією кислоти.
А що зробити, щоб чай не світлішав, а темнів? Може бути, посолити його або поперчити? Ні те, ні інше: чай потемніє, якщо в нього додати харчової соди. Візьмемо склянку чорного чаю, покладемо в нього пів чайної ложки харчової соди (попросіть її у мами), розмішати і побачимо, що чай придбав інтенсивну темне забарвлення (на жаль, після цього експерименту, як і після будь-якого хімічного експерименту, цей чай пити буде вже не можна). Якщо знову додати в чай кислоти, наприклад, ще лимонного соку, то чай посвітлішає, а якщо потім додати соди, то знову потемніє.
Таким способом колір чаю можна буде звертати з темного в світлий багато разів. Лимонну кислоту можна замінити столовим оцтом (це розчин оцтової кислоти у воді), а харчову соду - пральної (кальцинованої) содою або нашатирним спиртом (з аптечки, це розчин аміаку в воді). Тільки треба бути дуже обережним: користуватися рукавичками, проводити ці експерименти разом з дорослими і на відкритому повітрі, щоб не вдихнути пари оцтової кислоти і аміаку. Кислоту і аміак потрібно додавати по краплях, для цього вам знадобиться піпетка. Попросіть її теж з аптечки, після дослідів її можна буде добре вимити і прибрати назад.
Кислота при попаданні в воду створює так звану кислотну середу, а сода і аміак - лужне середовище. Що це означає? У молекулі води H2 O два атоми водню і один - кисню. Але у невеликої частини молекул хімічний зв'язок, що зв'язує молекулу, рветься, і молекула розпадається на дві заряджені частинки, іони. позитивний H + і негативний OH -. У чистій воді кількість іонів H + дорівнює кількості іонів OH - і дорівнювала кількості розпалися молекул. А ось кислоти розпадаються на іони водню H + і залишок від кислоти, а луги - на OH - і залишок від лугу. Виходить, що в розчині кислоти іонів H + більше, а OH - менше, ніж в чистій воді, і таке середовище називається кислою. А в розчині лугу все навпаки: іонів H + менше, а OH - більше, ніж в чистій воді, і таке середовище називається лужної.
Наш чорний чай і інші речовини, які реагують на присутність кислоти або лугу у воді і змінюють свій колір, називаються кислотно-осно вним індикаторами (від латинського indicator - покажчик). Хіміки й біологи в своїх лабораторіях використовують індикатори для визначення кислотності середовища. Для них, а ще для садівників, косметологів, любителів акваріумних рибок кислотність середовища має величезне значення. Навіть мало знайомому з хімією людині зрозуміло, що рибки не можуть жити в кислому або лужній воді, квіти і дерева вимагають певної кислотності грунту.
Для вимірювання кислотності хіміки ввели поняття рН ( «пе аш»). Щоб знайти pH, потрібно виміряти концентрацію іонів водню H + в розчині. Вийде число, яке, як правило, набагато менше 1. У цього числа потрібно, грубо кажучи, порахувати число нулів перед першою ненульовий цифрою. Більш точно, концентрація іонів у чистій воді - близько 0,0000001 і pH дорівнює 7; середа з таким значенням pH називається нейтральною. При збільшенні концентрації іонів H + в 10 разів pH зменшується на 1, а при зменшенні концентрації в 10 разів pH збільшується на 1. Якщо рН менше 7, то іонів водню більше і середу кисла; якщо рН більше 7, то середовище лужне. Напевно, всі ви чули про переваги шампуню з рН 5,5 і недоліки звичайного туалетного мила, яке погано впливає на чутливу шкіру.
На звичайній кухні можна знайти багато продуктів, які є індикаторами рН: вишневий або буряковий сік, міцно заварений чай каркаде, сік з червонокачанної капусти, відвар цибулиння, навіть червоні квітки герані. Спробуйте провести експеримент з будь-яким з цих індикаторів. Візьміть два прозорих судини, щоб було краще видно, і налийте в кожен приблизно ¼ склянки індикатора. В один стакан по краплях додавайте розчин кислоти (наприклад, лимонної, її можна купити в магазині і розчинити в теплій воді, 1 столова ложка на півсклянки води), а в іншій - розчин соди або нашатирний спирт і спостерігайте за зміною кольору. Моїм улюбленим є експеримент з чаєм каркаде: в кислотному середовищі чай яскраво-рожевий, а при додаванні соди синій або навіть зелений. Якщо ви знайдете яскраво забарвлені пелюстки або квітки, то їх можна буде опустити в розчин лимонної кислоти або нашатирний спирт і подивитися, що станеться.
А з соку червонокачанної капусти можна виготовити зручну паперову версію кислотно-основного індикатора. Для цього потрібно взяти невеликий качан, натерти його на тертці, опустити капусту в каструльку з киплячою водою і прокип'ятити 15-20 хвилин, потім остудити і процідити відвар через марлю. Отриманим відваром потрібно просочити смужки білого паперу (наприклад, візьміть папір для принтера і наріжте на смужки 10 × 1,5 см), витягнути папірці з розчину і просушити їх. Спробуйте протестувати цими смужками рН різних рідин, які знайдете у себе вдома: наприклад, оцет, апельсиновий сік, шампунь, вода з-під крана, нашатир і так далі. Якщо середовище кислотна, то смужка забарвиться в рожевий або червоний колір, а якщо середовище лужне, то в синій або зелений.
Художник Олександра Буділкіна