MOSTRA “LUCE E COLORE” sezione CHIMICA

MOSTRA “LUCE E COLORE”
sezione CHIMICA
SCHEDA 1 a
il colore è nella materia
Le sostanze che determinano il colore della materia sono dette pigmenti. Il principale pigmento presente nelle foglie è
la clorofilla di cui esistono più varianti; essa è di colore verde perché assorbe le radiazioni viola, blu e rosse e riflette
invece quelle verdi che hanno una lunghezza d’onda di circa 600 nm. E’ capace di captare l’energia della luce e
utilizzarla per consentire la sintesi dei materiali cellulari; è utilizzata dall’industria alimentare e farmaceutica
principalmente come colorante e aromatizzante.
Si può dimostrare che il colore verde delle foglie è dovuto ad una sostanza ? sì, estraendola con un opportuno solvente,
ad esempio l’alcol etilico; si osserverà che il solvente acquista il colore verde perso dalle foglie.
Cosa accade quando le foglie ingialliscono in autunno ? la pianta cessa di produrre la clorofilla e quindi diventano
evidenti i colori degli altri pigmenti gialli e rossi ( xantofille )
Anche i colori dei fiori e della frutta sono dovuti a pigmenti, antociani, xantofille, enocianine e altri presenti nei petali e
nella buccia.
SCHEDA 1 b
la cromatografia
A volte il colore è dovuto alla presenza di più sostanze e per separarle possiamo utilizzare una tecnica detta
cromatografia, letteralmente scrittura con il colore. E’ una tecnica analitica molto versatile e ampiamente utilizzata per
separare quasi ogni tipo di miscela. Si può eseguire “ a mano” o con apparecchiature molto sofisticate ma il principio
base è abbastanza semplice: si sfrutta la diversa affinità dei componenti della miscela da separare con due materiali
diversi detti “fase stazionaria” ad esempio la carta e “ fase mobile o eluente” ad esempio l’alcol. La fase mobile
percorre la fase stazionaria su cui abbiamo posato la miscela e trascina con sé i componenti della miscela a lei più simili
mentre quelli più simili alla fase stazionaria non si muovono o si muovono poco.
I colori intensi degli inchiostri sono talvolta dovuti a miscele. Vuoi scoprire quali inchiostri sono miscele e quali no?
Puoi farlo effettuando una piccola cromatografia su carta.
Quali sono i colori più affini alla fase mobile e quali più simili alla fase stazionaria ?
SCHEDA 2 a
gel ardente
Quando gli atomi della sostanza entrano a contatto con la fiamma ricevono molta energia così i loro elettroni possono
passare ad un livello energetico superiore, immagina che “saltino” dal gradino in cui si trovano ad uno qualsiasi più in
alto di una scala. Poiché questa situazione non è stabile gli elettroni tornano al loro livello di partenza e così
restituiscono l’energia ricevuta come calore emettendola però come radiazione luminosa.
Ogni elemento emette una radiazione tipica e per alcuni elementi questa radiazione è colorata, cioè cade nella regione
del visibile.
E’ possibile sfruttare questa relazione fra colore assunto dalla fiamma e natura dell’elemento per individuarne la
presenza, cioè per effettuare una analisi qualitativa. Questa tecnica di analisi qualitativa è detta saggio alla fiamma.
Osserva il colore delle fiamme e prova anche tu a scoprire l’elemento incognito !
Una versione particolarmente spettacolare di saggi alla fiamma sono i fuochi d’artificio; si tratta di miscele esplosive
costituite da sostanze che sviluppano ossigeno e producono il rumore come clorati, perclorati e nitrati, da sostanze
combustibili che producono la fiamma come zolfo o carbone o zucchero e sostanze che generano il colore.
Prendi nota dei colori prodotti dai vari elementi e prova a riconoscerli alla prossima festa !
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SCHEDA 2 b
e se la sostanza che cerchiamo non è colorata ?
Semplice, la trasformiamo in una colorata facendola reagire con un opportuno reagente.
Ad esempio proviamo a cercare l’amido nascosto in molti prodotti di uso comune.
L’amido è una sostanza molto diffusa nel mondo vegetale soprattutto nei cereali e nelle patate. Ha l’aspetto della farina,
di cui è il principale costituente, ed è ampiamente utilizzato dall’industria alimentare ( pane, pasta … e moltissimi altri
cibi in cui è usato come addensante ) e da quella farmaceutica. L’amido è bianco quindi difficile da individuare ma è
possibile farlo reagire con un reagente, la tintura di iodio. L’amido è bianco, la tintura di iodio è marrone ma insieme
diventano blu ! L’amido ha una molecola molto lunga che in parte si arrotola come una spirale e riesce a trattenere
all’interno delle spire le molecole di iodio; si forma così un nuovo tipo di molecola con caratteristiche diverse.
SCHEDA 3 a
misurare le concentrazioni
La concentrazione è il rapporto fra la quantità del soluto e quella della soluzione e può essere espressa in molti modi:
concentrazione %, grammi in litro, oppure per dirla con il linguaggio dei chimici, molarità, molalità, normalità, ecc..
Conoscere la concentrazione di una soluzione è molto importante; pensa ad esempio alla presenza di inquinanti nell’aria
o agli esami del sangue. Con una concentrazione di alcol etilico nel sangue di 0,4 g/L non ci sono problemi ma con 4 g/
L ritirano la patente, se siete ancora vivi!
Come si misura la concentrazione? in moltissimi modi tra cui, se la soluzione è colorata, misurando l’intensità di colore.
Tanto più il colore è intenso tanto più la soluzione è concentrata.
Osserva le soluzioni di confronto e prova a misurare la concentrazione del campione incognito.
Non è molto facile fare una misura precisa perché il nostro occhio non è abbastanza sensibile ed è influenzato da diversi
fattori come l’illuminazione o la stanchezza.
Per avere delle misure più accurate e riproducibili sono stati inventati molti strumenti: colorimetri e spettrofotometri.
Talvolta, per operazioni di routine, è più comodo usare dei kit appositamente predisposti che sono precisi e veloci.
Attualmente esistono strumenti così sofisticati da riuscire a misurare una parte per milione (ppm), cioè un grammo in un
milione di grammi cioè un grammo in mille chili cioè un grammo in una tonnellata.
Prova a cercare il ppm nascosto nel cartellone!
SCHEDA 3b
acidi e basi
La nostra vita è affollata di sostanze acide e basiche anche se non lo sappiamo o non ci pensiamo. Tutti sanno che il
limone è acido e il bicarbonato è basico ma il sapone, lo shampoo, l’acqua minerale gassata o il caffè?
Anche per misurare l’acidità o la basicità il chimico si fa aiutare dal colore; infatti esistono molte sostanze, dette
indicatori , che cambiano colore a seconda che siano in ambiente acido o basico; quindi conoscendo i due colori
dell’indicatore si può fare una misura, anche molto precisa, dell’acidità o, per dirla con il linguaggio dei chimici, del
pH. Il pH è un numero, compreso fra 0 e 14, che indica quanto una soluzione è acida o basica; è acida per pH inferiori
a 7 e basica per pH superiori a 7; pH 7 corrisponde a una soluzione neutra. Il pH può essere misurato anche con
strumenti più precisi degli indicatori, detti piaccametri .