Xem xét sự thay đổi màu sắc cùng với chất chỉ thị “bắp cải tím”
A. Chuẩn bị
– Cải bắp tím
– Giấm, baking soda, xà phòng
– Nước máy, nước tinh khiết, nước khoáng ( mua nước tinh khiết và nước khoáng trong siêu thị).
– Dầu ăn
– Dụng cụ khác: máy xay, rây lọc, cốc thủy tinh/nhựa trong, ống hút.
Xay cải bắp tím với nước, lọc bã qua rây. Giữ lại nước cải bắp tím. (mình dùng nước lọc trong máy lọc nước để xay, như vậy sẽ cho màu tím của cải bắp chuẩn nhất)
B. Video thực nghiệm
Cụ thể cách làm và giải thích hiện tượng ở dưới nội dung nhé ???
C. Các thực nghiệm khoa học
1. Chỉ thị pH
– Chuẩn bị 4 cốc nhỏ, cho vào mỗi cốc lần lượt theo thứ tự 1 đến 4
> Cốc 1: một thìa xà phòng + nước -> khuấy đều
> Cốc 2: một thìa baking soda + nước -> khuấy đều
> Cốc 3: nước (nước máy hay nước lọc đều được)
> Cốc 4: giấm
– Chuẩn bị 4 cốc thuỷ tinh cao theo thứ tự tương ứng với cốc nhỏ phía trên, mỗi cốc đổ vào khoảng 60 ml nước cải bắp tím.
– Lần lượt đổ từng cốc nhỏ chứa các loại dung môi (giấm, nước xà phòng …) vào cốc to chứa nước cải bắp tím.
– Xem xét sự thay đổi màu sắc.
2. Acid và base
Sử dụng cốc 1 và cốc 4, xem xét sự thay đổi màu sắc khi:
-
Đổ giấm vào cốc 1
-
Đổ baking soda vào cốc 4
3. Trong hơi thở ra có gì?
– Dùng 2 cốc thuỷ tinh cao, cho vào mỗi cốc khoảng 60ml nước cải bắp.
– Pha loãng mỗi cốc bằng cách rót thêm ~ 60ml nước máy vào mỗi cốc. Ta có mực nước và màu sắc trong hai cốc giống nhau.
– Dùng ống hút cắm vào một cốc, thổi hơi sục vào khoảng 30s.
– Xem xét sự khác nhau về màu sắc giữa hai cốc sau khoảng thời gian thổi.
4. Các loại nước khác nhau
– Khi sử dụng cùng một lượng nước để pha loãng cùng một lượng nước cải bắp tím. Liệu cùng là “nước” thì màu sắc có thay đổi không?
– Thử với 3 loại nước: nước máy, nước tinh khiết, nước khoáng. Xem màu sắc chúng có khác nhau không?
– Thổi hơi qua ống hút vào cốc nuóc máy và nước khoáng để màu sắc ba cốc giống hệt nhau.
5. Đèn Lava đổi màu
– Đổ 1-2 thìa bột baking soda vào cốc cùng với một ít nước khuấy đều. Nếu không thêm nước cũng không sao, phản ứng có thể chậm hơn một tí.
– Đổ dầu vào đầy đến 2/3 cốc. Riêng thực nghiệm đèn lava thì đừng tiếc dầu ăn nhé. Sau mỗi thực nghiệm ta có thể giữ lại dầu ăn vào bình riêng để làm cho các thực nghiệm sau nữa mà.
– Sử dụng một cốc khác pha hỗn hợp nước cải bắp tím đặc + giấm (lượng giấm nhiều hơn).
– Đổ cốc hỗn hợp cải bắp tím + giấm vào cốc dầu và xem xét hiện tượng.
D. Giải thích
1. Chỉ thị pH
Trong cải bắp tím có chất anthocyanin – một chất màu hữu cơ tự nhiên, bản thân nó đóng vai trò như chất chỉ thị pH, có nghĩa là nó sẽ thay đổi màu khi được trộn với những chất có tính acid hoặc base.
Giấm làm dung dịch có tính acid. Vì thế khi đổ nước cải bắp tím vào, toàn bộ dung dịch sẽ chuyển thành màu đỏ.
Nước có pH hầu hết trung tính nên không làm thay đổi màu nước cải bắp, chỉ làm màu tím nhạt hơn
Baking soda và xà phòng làm dung dịch có tính kiềm, vì thế khi trộn nước cải bắp tím vào chúng đổi màu xanh khác nhau.
2. Acid và base
Cốc 1 (xà phòng) dung dịch có tính kiềm nên chỉ thị màu cải bắp tím sẽ cho màu xanh. Khi đổ thêm giấm, giấm làm cho dung dịch trở nên có tính acid nên màu của cốc 1 lại chuyển thành đỏ.
Cốc 4 (giấm) dung dịch có tính acid nên chỉ thị màu cải bắp tím sẽ cho màu đỏ. Khi đổ thêm bột baking soda, bột baking soda phản ứng với giấm (phản ứng trung hòa), cốc sủi bọt lên và màu đỏ chuyển sang màu tím. Nếu dư nhiều bột baking soda dung dịch có thể chuyển sang màu xanh.
3. Trong hơi thở ra có gì?
Trong hơi thở ra đương nhiên là có khí Carbonic. Vì sao thổi vào cốc nước cải bắp pha loãng cùng nước máy thì lại có sự thay đổi màu?
Nước máy tất cả chúng ta dùng hàng ngày bản thân nó có chứa một lượng kim loại và các khoáng như Magie, Canxi …. Đấy là nguyên nhân ấm đun nước sau một thời gian dùng bị đóng cặn đá vôi ở đáy. Những kim loại này làm nước máy hơi có tính kiềm một tí (thông thường pH khoảng 7.5), vì thế khi pha loãng nước cải bắp tím cùng nước máy, ta được dung dịch màu tím “floral” (tra “Bảng hệ màu tím”).
Thổi khí carbonic vào dung dịch, khí carbonic cùng với nước sẽ tạo ra một acid rất yếu (H2CO3). Acid này không đủ để chỉ thị màu chuyển sang màu đỏ, nhưng cũng đủ để dung dịch trở nên trung tính hơn và chuyển sang màu tím “lavender” (tra “Bảng hệ màu tím”).
4. Các loại nước khác nhau
Nước máy thông thường có pH khoảng 7.5.
Nước tinh khiết trung tính có pH bằng 7
Nước khoáng đóng chai thường chứa nhiều chất khoáng hơn, pH vì thế cũng cao hơn, từ 7.5 đến 8.5 tùy từng hãng.
So với chỉ thị cải bắp tím, nước tinh khiết không làm đổi màu tím, màu tím chỉ nhạt hơn do bị loãng. Nước khoáng sẽ làm chỉ thị chuyển sang màu xanh dương đậm. Còn nước máy thì màu sắc trung gian giữa hai màu này.
So với cốc nước máy và nước khoáng có tính kiềm (hai cốc màu xanh hơn ngoài), khi thổi qua ống hút vào cốc giống thực nghiệm 3, khí carbonic sẽ trung hòa bớt tính kiềm và làm màu hai cốc này giống màu tím cốc nước tinh khiết.
5. Đèn lava đổi màu
Phần nước + baking soda nặng hơn dầu nên chìm dưới đáy cốc/lọ. phần Dầu nổi lên trên.
Khi đổ dung dịch cải bắp tím + giấm (có màu đỏ) vào cốc dầu, dung dịch giấm nặng hơn chìm xuống đáy cốc, tiếp xúc với dung dịch baking soda….và thế là phản ứng giữa giấm với baking soda xảy ra, tạo ra rất nhiều bọt khí Carbonic nổi lên phía trên. Các bọt khí bám vào đám nước, làm chúng trở nên nhẹ hơn dầu và nổi lên phía trên. Khi lên đến mặt phẳng trên cùng, bọt khí vỡ ra, giọt nước nặng hơn dầu lại rơi xuống dưới!
Ở đây xem xét được sự đổi màu giọt nước rất đẹp mắt, từ đỏ sang xanh. Nguyên nhân vì dung dịch giấm và cải bắp tím có màu đỏ (tính acid), khi đổ vào cốc dầu, chúng chìm xuống đáy và tiếp xúc với dung dịch baking soda (tính kiềm). Vì baking soda cho dư nhiều so với lượng giấm, nên toàn bộ dung dịch trong cốc từ đỏ chuyển sang tím rồi xanh (tính kiềm).
