Ročník: 6. ročník ZŠ

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: ROZTOK a ROZPUSTNOSŤ LÁTOK

Jedli ste už niekedy kaviár? Náš Maťo sa priznal, že áno a vôbec mu nechutil… V každom prípade je to vzácna a drahá pochutina a nepodarí sa len tak hocikomu ju ochutnať. Teda ten pravý kaviár mám na mysli. Ale čo tak spraviť si kaviár jahodový, kiwi, malinový, horčicový…? Stačí na to len poznať trochu chémiu, teda pár jedlých zaujímavých chemických látok, ktorých zmiešaním a reakciou vzniknú guličky podobné kaviáru. Ich náplň môže byť takmer akákoľvek… Molekulárna gastronómia je nie tak staré odvetvie gastronómie, ktoré sa snaží pochopiť chemické reakcie a fyzikálne deje, ku ktorým dochádza počas varenia a hľadá možnosti odlišných spôsobov prípravy jedál. Využitie alginátu sodného je tiež jednou vskutku zaujímavou možnosťou.

Na začiatku sme si tento experiment s alginátom sodným nazvali Farebné háďatká. Farebné „čosi“ v roztoku však pripomínalo všeličo… 😉 a fantázia detí pracovala na plné obrátky.

Vo vápenatej soli sa vodný roztok alginátu sodného premenil na nerozpustný gel alginátu sodnovápenatého. Keďže sme najskôr alginát zafarbili potravinárskou farbou, háďatká boli farebné. Mladí chemici sa vyzabávali a príšerky nakoniec z roztoku vylovili.

Neskôr sme sa rozhodli pripraviť jedlé molekulárne pochúťky. A tak sme vyskúšali jahodový, mrkvový, malinový, čučoriedkový, čokoládový, šľahačkový aj cukríkový „kaviár“ :D.

Pomôcky:

malá kadička, veľká kadička, pipeta, Petriho miska, váhy, lyžička, tanierik, sitko/gáza, sklená tyčinka, varič

(uvedené pomôcky musia byť čisté/nové, aby bolo možné pripravené látky konzumovať)

Chemikálie:

alginát sodný (potravinárskej kvality), chlorid vápenatý roztok (potravinárskej kvality), voda, ovocie/zelenina/džús…

Postup:

1. Na Petriho misku naváž 0,3g alginátu sodného.
2. Alginát sodný nasyp do 30ml vody a miešaj, aby sa alginát čiastočne rozpustil.
3. Alginát sodný sa v studenej vode ťažko rozpúšťa, preto zmes zahrej a za stáleho miešania priveď do varu. Potom nechaj celkom vychladnúť.
4. Potraviny/pochutiny, ktoré budú tvoriť príchute, musíš previesť do kvapalného skupenstva alebo rozdrviť na jemný prášok – ovocie/zeleninu spracuj tak, aby si z nich získal šťavu, cukríky rozdrv, čokoládu roztop…
5. Pripravené pochutiny nalej, nasyp do vychladnutého roztoku alginátu sodného (v pomere alginát/pochutina 3:2) a zamiešaj.
6. Do veľkej kadičky nalej 200ml vody a prikvapkaj 2ml roztoku chloridu vápenatého. Roztok zamiešaj.
7. Do pripraveného roztoku chloridu vápenatého pomocou pipety kvapkaj ochutený roztok alginátu sodného.
8. Gelovité guličky vzniknutého alginátu sodnovápenatého vyber z roztoku a priprav/naaranžuj na tanierik ako gastro špecialitku 😉

Poznámky

• Namiesto pipety môžeš použiť aj striekačku.
• Vyskúšaj rôzny tlak a rýchlosť vstrekovania alginátu do roztoku – vzniknú tak rôzne útvary – cverničky, guličky, slzičky…
• Je dôležité použiť pomôcky vhodné pre potraviny a rovnako chemikálie potravinovej kvality, keďže pripravené látky môžeš konzumovať

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Alginát sodný je chemická látka len málo rozpustná vo vode. Uveď akým spôsobom môžeš jeho rozpustnosť zvýšiť.
2. Popremýšľaj aký druh zmesi vytvoríš z alginátu sodného a vody pred zohriatím roztoku.
3. Opíš, čo sa stane s alginátom sodným vo vode po jej zohriatí. Aký druh zmesi vznikne?
4. Opíš, čo sa stane s práškom z cukríkov alebo potravinárskym farbivom v roztoku alginátu sodného?
5. Opíš, čo sa stane so šťavou z ovocia v roztoku alginátu sodného.
6. Uveď, ktorá látka je rozpúšťadlom a ktorá rozpustnou látkou v roztoku chloridu vápenatého?
7. Opíš čo vznikne keď nakvapkáš alginát sodný do roztoku chloridu vápenatého. Aký druh zmesi vytvoríš?
8. Popremýšľaj a uveď ako sa odlišuje molekulárna gastronómia od bežnej kuchyne.

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: KRYŠTALIZÁCIA KYSELINY ACETYLSALICYLOVEJ

Aspirin, Acylpyrin či Anopyrin sú bežné liečivá, ktoré používame najmä ako analgetiká, antipyretiká či antiflogistiká. Aspirin je známy a používaný už vyše 100 rokov. Účinnou látkou v nich je kyselina acetylsalicylová, ktorá sa vyrába synteticky z kyseliny salicylovej. Kyselinu salicylovú obsahujú mnohé rastliny. Vytvárajú si ju ako ochranu proti parazitom. Najviac jej je v dubovej a vŕbovej kôre. Šťava z nich sa používala už v 5. storočí pred našim letopočtom na zníženie teploty a utíšenie reumatických bolestí.

Lenže kyselina acetylsalicylová okrem týchto pre medicínu a zdravie nenahraditeľných vlastností je pre nás ešte niečím iným veľmi zaujímavá. Tvorí drobné kryštalické útvary, v priestore podobné ježkom, na skielku zase hviezdičkám. Ak použijeme ako rozpúšťadlo etanol, kryštalizácia kyseliny je rýchla, pretože alkohol sa začne takmer ihneď vyparovať. Vznik malých kryštálikov môžeme pozorovať v priebehu niekoľko desiatok sekúnd. Pokiaľ sa na ne pozrieme cez mikroskop a v polarizovanom svetle, kryštáliky sa stanú farebnými. Na takéto pozorovanie výborne poslúži náš polarizačný mikroskop.

Kryštáliky kyseliny acetylsalicylovej

Pomôcky:

malá kadička, sklená tyčinka, lyžička, mažiarik, pipeta, podložné sklíčko, polarizačný mikroskop, polarizačné fólie, kúsok celofánu

Chemikálie:

aspirin, etanol (60-65%)

Postup:

1. Tabletku Aspirinu rozotri v trecej miske na prášok.
2. Do kadičky nalej cca 10ml etanolu (postačí 60-65% roztok).
3. Do etanolu vsyp malú lyžičku rozdrveného Aspirinu a zamiešaj, až kým sa prášok nerozpustí.
4. Roztok opatrne nasaj pipetou, nakvapkaj pár kvapiek na sklíčko a jemne rozlej po skielku do tenkej vrstvy.
5. Pozoruj ako vznikajú kryštáliky kyseliny acetylsalicylovej.
6. Skielko s vykryštalizovanou kys. acetylsalicylovou vlož do mikroskopu medzi polarizačné fólie a pozoruj.

Kryštalizácia kys. acetylsalicylovej v polarizovanom svetle

Celofán je materiál, ktorý tiež výrazne polarizuje. Preto je zaujímavé použiť ho pri pozorovaní kryštálikov v polarizovanom svetle. Ukladá sa na polarizátor pred vzorku kryštálikov. Jeho otáčaním, krčením, skladaním či inou defomráciou dosiahneme zakaždým iné farebné pozadie ku kryštálikom.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Vyhľadaj aké účinky má analgetikum, antipyretikum či antiflogistikum.

2. Uveď ktorá chemická látka je spoločná pre liečivá Aspirin, Acylpyrin a Anopyrin?

3. Zisti kde v prírode sa nachádza kyselina salicylová?

4. Vyhľadaj odkedy sú známe účinky kyseliny salicylovej?

5. Zisti, či je možné aj kyselinu acetylsalicylovú získať z prírodných zdrojov.

6. Opíš tvar kryštálikov kyseliny acetylsalicylovej.

7. Myslíš, že je možné použiť ako rozpúšťadlo kyseliny acetylsalicylovej aj vodu?

8. Popremýšľaj aký rozdiel by bol v kryštalizácii kyseliny acetylsalicylovej z vodného roztoku v porovnaní s roztokom etanolu.

9.  Kryštáliky pozoruješ v polarizovanom svetle. Opíš ako sa v tomto svetle menia.

10. Ak použiješ celofán a vložíš ho pred vzorku kryštálikov do polarizovaného svetla, čo spôsobí?

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: KRYŠTÁLIKOVÝ POLARIZAČNÝ KALEIDOSKOP

Kaleidoskop robí kúzla vďaka svetlu a zrkadlám. Môžeme ho považovať za hračku pre všetky vekové kategórie. Zároveň je jednoduchým optickým zariadením s technickými aplikáciami pre dizajnérov a tvorcov vzorov. Zdrojom jeho pomenovania sú grécke slová kalos – krásny, eidos – tvar a skopeō – pozerať, pretože už starí Gréci sa pohrávali s myšlienkou viacnásobného odrazu dvoma alebo viacerými odrážajúcimi povrchmi. No bolo to až v roku 1815, keď Sir David Brewster zo Škótska pri skúmaní vlastností svetla na Edinburskej univerzite ostal ohromený mnohonásobným odrazom kúsku cementu na konci trojuholníkového skleneného žľabu. Po niekoľkých experimentoch, ktorých cieľom bolo nájsť najkrajšie a symetricky dokonalé podmienky nasledovala verzia, v ktorej sa kúsky skla mohli pohybovať. Brewsterov vynález bol v roku 1816 patentovaný a stal sa obľúbenou hračkou pre deti, zábavou pre dospelých a nástrojom pre dizajnérov. Škála farieb a vzorov bola pre umelcov zdrojom nápadov pre tvorbu koberčekov, farebného skla, šperkov, architektonických vzorov, tapiet, tapisérií a obrazov.

Pohľad do vnútra Kryštálikového polarizačného kaleidoskopu, autor L. Dovalová

Teleso kaleidoskopu tvoria dve hlavné časti – pozorovacia trubica s okulárom na jednom konci a puzdro na fragmenty farebného skla, korálok, pozlátka alebo iných reflexných materiálov na opačnom konci trubice. Pozorovacia trubica má na jednom konci sklenený okulár – obyčajné sklo alebo optickú šošovku so zväčšovacími vlastnosťami. Vo vnútri trubice sú spojené tri pásy zrkadiel, ktoré tvoria trojuholník. Zvyčajne sú naklonené pod uhlom 60 °. Farebné skielka sa vo vnútri puzdra voľne pohybujú a otáčajú. Keď pozeráme okulárom k svetelnému zdroju, zrkadlá vytvárajú symetrické usporiadanie z pohybujúcich sa farebných skielok a tieto vzory a kombinácie sú nekonečné.

Na výrobu kaleidoskopu sa dá použiť akýkoľvek materiál. Trubica môže byť zhotovená z papiera, kartónu, plastu, dreva, plexiskla, mosadze, medi, striebra či iných kovov. Koncové čiapočky sú z materiálu kompatibilného s pozorovacou trubicou. Okulár a puzdro na farebné predmety bývajú obvykle vyrobené z plastu alebo skla. Predmety v puzdre môžu byť úlomky hornín alebo minerálov, mušle, kryštáliky, škrupiny, drahokamy, korálky, kúsky skla, plastu či kovu rôznych farieb. Zrkadlá vo vnútri trubice sú nevyhnutné na vytváranie obrázkov.

Vnútorný priemer trubice určuje veľkosť zrkadiel, ktoré sa do nej vložia. Sústava troch zrkadiel tvorí rovnostranný trojuholník, ktorý zostrojíme spojením troch vrcholov šesťuholníka vo vnútri kružnice, ktorej priemer sa rovná vnútornému priemeru trubice. Dĺžka zrkadla sa rovná dĺžke trubice.

Môj KALEIDOSKOP je v princípe konštrukčne rovnaký ako bežné kaleidoskopy. Tvorí ho trubica, v ktorej sú vložené zrkadlá a na jednom jej konci je okulár. Čím sa líši a čo ho robí výnimočným, je jeho fyzikálno-chemický rozmer – tzv. puzdro je tvorené dvoma polarizačnými fóliami, medzi ktoré som vložila kryštáliky chemickej látky. Najvhodnejšie kryštáliky pre tento účel sa ukázali kryštáliky vínanu sodno-draselného. Sú dostatočne veľké, nie je potrebné v okulári používať šošovku, a ich polarizácia je farebne najzaujímavejšia.

Kryštálikový polarizačný kaleidoskop môže byť papierový či plastový a namiesto zrkadiel môžeme použiť lesklý strieborný kartón či zrkadlovú fóliu. Kryštáliky medzi polarizačnými fóliami môžu byť len voľne vložené a obraz sa mení potrasením celého kaleidoskopu. Alebo môžete skúsiť kryštáliky nechať vykryštalizovať na sklenej podložke, ktorá sa neskôr napevno vloží do puzdra medzi polarizačné filtre (puzdro sa otáča spolu s podložkou).

Kaleidoskop z plastové potrubia so špeciálnou skladačkou koncoviek je ideálnym prototypom kryštálikového polarizačného kaleidoskopu. Na jeho prírpavu treba trošku viac zručnosti a zrkadlá vyrezané sklárom.

Príprava jednoduchého kryštálikového polarizačného kaleidoskopu

Na prípravu potrebuješ:

• tubka od šumivých tabletiek,
• dezodorant s guličkou,
• polarizačná fólia,
• zrkadlová fólia/papier,
• nožnice, kružidlo,  papier, pravítko,
• fixka, ceruzka,
• vŕtačka alebo rozžeravený kliniec,
• kryštáliky vínanu sodno-draselného

Príprava kryštálikov:

1. Nasýtený roztok vínanu sodno-draselného opatrne nakvapkaj pipetou na sklo v tenkej vrstve.
2. Počkaj, kým vínan vykryštalizuje a odparí sa všetka kvapalina.
3. Vyber najkrajšie kryštáliky a skontroluj ich v polararizovanom svetle či polarizujú (sú farebné).

Tubka:

4. Z plastovej tubky zo šumivých tabliet odstráň vrchnáčik a vyčisti ju.
5. Na dno tubky sprav dierku – pomocou vŕtačky alebo horúcim klincom – okulár.
6. Puzdro na kryštáliky si priprav z plastovej časti, ktorá drží guličku v dezodorante. 

Zrkadlá:

7. Odmeraj vnútorný priemer trubice, ktorý bude priemerom d kružnice.
8. Na papier narysuj rovnostranný trojuholník ACE – zostrojíš ho spojením troch vrcholov šesťuholníka vo vnútri kružnice s priemerom d.
9. Odmeraj dĺžku strany AC vzniknutého rovnostranného trojuholníka .
10. Zo zrkadlovej fólie vystrihni obdĺžnik, ktorého dĺžka je rovná dĺžke plastovej tuby a šírka je zložená z dĺžky 3 strán rovnostranného trojuholníka + 3-4mm na zahnutie. 

Polarizačná fólia

11. Z polarizačnej fólie (kúpiš ju napríklad TU) vystrihni dva krúžky – 1. s vnútorným priemerom plastovej tubky a 2. s vnútorným priemerom puzdra kaleidoskopu.

12. Na záver už len správne poskladaj časti kaleidoskopu 

• do tubky vsuň zrkadlovú fóliu
• na koniec tubky vlož polarizačný filter (mal by sa vmestiť do vnútra tubky)
• na polarizačný filter polož kryštálik vínanu sodno-draselného
• uzavri puzdrom, v ktorom je vložená druhá polarizačná fólia

Vzdelávacia oblasť: LÁTKY A ICH VLASTNOSTI
Tematický celok: ZMESI A CHEMICKY ČISTÉ LÁTKY
Téma: KRYŠTALIZÁCIA VÍNANU SODNO-DRASELNÉHO

Vínan sodno-draselný, nazývaný podľa jeho objaviteľa aj Seignettova alebo Rochellova soľ (objavený v roku 1672 francúzskym lekárnikom Pierrom Seignettom z La Rochelle) je látka, ktorá sa vo veľkej miere využíva v potravinárstve pod označením E337, tiež v analytickej chémii a v medicíne.

Aj pre experimentovanie je to veľmi zaujímavá chemická látka. Vínan sodno-draselný je schopný kryštalizovať a jeho kryštáliky majú kosoštvorcový, no nie vždy úplne pravidelný tvar. Sú priehľadné, ale iný pohľad sa naskytne, keď sa na ne pozrieš cez polarizačný filter – zrazu zaihrajú farbami. Každá jedna ich plôška má iný sklon a preto láme svetlo ináč, čo vnímame ako nádhernú rôznofarebnosť kryštálikov v polarizovanom svetle. 

Vyskúšaj …

Pomôcky:

kadička, sklená tyčinka, laboratórna lyžička, kahan – trojnožka – sieťka – zápalky alebo varič, teplomer, handrička, pipeta, sklíčko, zdroj bieleho svetla, polarizačná fólia, polarizačný mikroskop

Chemikálie:

voda, vínan sodno-draselný

Postup:

1. V kadičke zohrej 20 ml vody na teplotu cca 70 – 80 °C (voda nesmie vrieť).
2. Priprav nasýtený roztok vínanu sodno-draselného: do zohriatej vody pridávaj pri stálom miešaní po lyžičkách chemickú látku dovtedy, kým sa rozpúšťa.
3. Keď už pridaná látka zostáva na dne kadičky nerozpustená, zmes zohrej pri občasnom miešaní do varu.
4. Horúci nasýtený roztok opatrne nasaj pipetou, nakvapkaj pár kvapiek na sklíčko a jemne rozlej po skielku do tenkej vrstvy.
5. Sklíčko polož na pokojné miesto a nechaj kryštalizovať.
6. Priprav si pomôcky na pozorovanie kryštálikov v polarizovanom svetle – polarizačné fólie a zdroj bieleho svetla.
7. Medzi polarizačné fólie vlož sklenú platničku s tenkým filmom vykryštalizovaných kryštálikov a pozoruj.

Kryštáliky vínanu sodno-draselného v polarizovanom svetle cez mikroskop

Poznámky:

• Polarizácia kryštálikov sa dá pozorovať len v tenkom filme kryštálikov. Preto nasýtený roztok kvapkaj pipetou na sklenú doštičku a jemným pohybom skielka roztok ešte viac porozlievaj.
• Najlepšie túto hru farieb vidieť cez polarizačný mikroskop, ale je možné pozorovanie aj voľným okom, pretože kryštáliky vínanu sodno-draselného sú dostatočne veľké.
• Bezfarebné kryštály sa v polarizovanom svetle stávajú farebnými a ich sfarbenie sa mení s otáčaním polarizačného filtra. 
• Zdrojom bieleho svetla môže byť aj obrazovka notebooku s otvoreným prázdnym dokumentom. Keďže obrazovka už v sebe má zabudovaný polarizačný filter, postačí len jeden ďalší k pozorovaniu polarizácie. 
• Biele svetlo je aj denné svetlo, ak vložíš kryštáliky medzi polarizačné filtre, rovnako pozoruješ aj tu farebnosť vrstiev kryštálov.
• Môžeš vyskúšať aj iné chemické látky schopné kryštalizovať, napríklad kyselinu citrónovú, kyselinu askorobovú, kys. acetylsalicylovú a iné.
• Viac z nášho experimentovania s kryštálikami a polarizáciou nájdeš TU.

Kryštáliky vínanu sodno-draselného v polarizovanom svetle

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Vyhľadaj čo znamená označenie E337 látok v potravinárskej sfére.

2. Zisti, či je vínan sodno-draselný označený výstražnými piktogramami, ktoré označujú nebezpečné vlastnosti chemickej látky? Čo z tejto informácie vyplýva?

3. Uveď prečo sa vínan sodno-draselný nazýva aj Seignettova alebo Rochellova soľ?

4. Popremýšľaj, čo si dosiahol zohriatím vody pred prípravou roztoku?

5. Popremýšľaj prečo je potrebné/vhodné chemickú látku počas rozpúšťania v rozpúšťadle miešať?

6. Uveď ktorá látka bola rozpúšťadlom a ktorá rozpustnou látkou v pripravovanom roztoku?

7.  Opíš, čo sa stane s kryštálikmi vínanu sodno-draselného v polarizovanom svetle.

8. Aké zdroje bieleho svetla môžeš použiť?

Kryštáliky vínanu sodno-draselného v polarizovanom svetle cez mikroskop