Colori nascosti nell'inchiostro

Cosa imparerà

• Che molti colori (soprattutto il nero e il marrone dei pennarelli) sono miscele di diversi inchiostri.
• Che l'acqua sale da sola lungo la carta per capillarità, attraverso gli spazi tra le fibre.
• Che ogni inchiostro avanza a una velocità diversa secondo quanto si scioglie nell'acqua e quanto si attacca alla carta, e così si separano.
• A misurare la distanza percorsa da ogni colore e a confrontarla con quella dell'acqua (Rf).

Prepara prima

• Stampa la sagoma A su carta normale e ritagliala: ti servirà da modello per tagliare le strisce nel filtro.
• Apri i filtri da caffè lungo le cuciture per avere fogli piatti.
• Verifica che i pennarelli abbiano inchiostro ad acqua: traccia una riga su un foglio e bagnala con un dito; se si spande, va bene.
• Segna su ogni bicchiere, all'esterno, una riga a 10 mm dal fondo interno (livello dell'acqua).

Materiali e attrezzi

• Filtri da caffè — 3–4 filtri (si ricavano 2 strisce per lato)
  di carta bianca, formato 1×4 o simile; i lati devono misurare ≥ 12 cm
• Pennarelli ad acqua — 3 neri di marche diverse + marrone, verde e viola
  scolastici, con inchiostro lavabile ad acqua (non indelebili)
• Bicchieri trasparenti — 3–6
  alti circa 10,5 cm e con bocca ≥ 6 cm (barattolo di marmellata, bicchiere d'acqua); se è più basso, arrotola di più la striscia sulla matita; se è più alto, appendi la striscia a una molletta
• Acqua del rubinetto — ≈ 20–30 ml per bicchiere
  fino a 10 mm di altezza
• Matite o spiedini di legno — 1 per bicchiere
  più lunghi della bocca del bicchiere
• Nastro adesivo o mollette da bucato — 1 per striscia
  per fissare la linguetta alla matita
• Alcol da farmacia 70–96 % — 20 ml (facoltativo)
  solo per l'esperimento con il pennarello indelebile

Attrezzi

• Forbici — tagliare le strisce
• Righello — misurare strisce, livello dell'acqua e distanze dei colori
• Matita di grafite — segnare la linea di partenza e scrivere il nome del pennarello
• Cronometro — controllare i 15–20 min

Pezzi e sagome

• A · Striscia per cromatografia (modello) ×6 — filtro da caffè o carta assorbente

Passo passo

1. Taglia le strisce

   Metti la sagoma A sul filtro da caffè aperto, tienila ferma con due dita e taglia tutto intorno. Fai 6 strisce di 30 × 120 mm.

   Verifica: Ogni striscia misura 30 × 120 mm e non ha pieghe.

2. Segna la linea di partenza

   Con una matita di grafite, traccia una riga sottile a 20 mm dall'estremità inferiore di ogni striscia. Scrivi in alto, sempre a matita, il nome del pennarello che vuoi provare.

   Trucco: Mai con la penna o il pennarello: anche il loro inchiostro si muoverebbe.

3. Fai il punto d'inchiostro

   Sulla linea, al centro, fai un punto di 3–4 mm con il pennarello. Lascialo asciugare 30 secondi e ripassalo altre 2 volte perché abbia molto inchiostro senza allargarsi.

   Verifica: Punto scuro, rotondo e non più grande di 4 mm.

4. Piega la linguetta

   Piega i 20 mm superiori della striscia sulla matita e fissali con nastro adesivo o una molletta da bucato.

5. Regola l'altezza a secco

   Con il bicchiere ancora vuoto, appoggia la matita sul bordo: la punta della striscia deve restare a 5 mm dal fondo (sotto il segno dei 10 mm). Se avanza, fai scorrere la striscia arrotolandola di più sulla matita.

   Verifica: La striscia pende dritta, senza toccare le pareti del bicchiere.

6. Versa l'acqua

   Togli la matita con la striscia. Versa acqua nel bicchiere fino al segno dei 10 mm (un dito scarso). Siccome la punta resta a 5 mm dal fondo, il punto (20 mm più in alto) resterà 15 mm sopra l'acqua.

7. Appendi la striscia

   Rimetti la matita sul bicchiere, piano e senza schizzare. La punta della striscia entra per 5 mm nell'acqua e il punto d'inchiostro resta fuori dall'acqua.

   Verifica: Il punto NON tocca l'acqua. Se la tocca, togli la striscia e ricomincia con un'altra.

8. Aspetta e osserva

   Non muovere il bicchiere. L'acqua sale lungo la carta: in 10 minuti percorre circa 6 cm e poi avanza sempre più piano. Passando sul punto, trascina gli inchiostri, che si separano in fasce colorate.

   Trucco: Metti più strisce insieme, una per bicchiere, con pennarelli diversi.

9. Togli la striscia in tempo

   Quando il fronte dell'acqua (la linea bagnata) arriva al segno STOP, a 1 cm dalla matita e circa 8,5 cm sopra l'acqua (15–20 min; se dopo 25 min non ci è arrivato, toglila comunque), togli la striscia e segna a matita fin dove è arrivata l'acqua.

10. Asciuga e misura

    Lascia asciugare la striscia per 10 minuti appesa o su carta da cucina. Misura in millimetri dalla linea di partenza al centro di ogni fascia colorata e fino al fronte dell'acqua.

    Verifica: Almeno un pennarello nero si è separato in 2 o più colori.

Funziona? La prova

Striscia di filtro da caffè con un punto di pennarello nero ad acqua, punta immersa per 5 mm in 10 mm d'acqua, per 15–20 minuti.

Cosa deve succedere: L'acqua sale di circa 8,5 cm, fino al segno STOP (7 cm sopra la linea di partenza). Il punto nero si separa in 2–4 fasce: di solito compare un blu o un viola vicino alla partenza e rosa, gialli o turchesi più in alto (dipende dalla marca). Un pennarello con un solo colorante (per esempio giallo) sale come un'unica macchia.

Se qualcosa non va

• L'inchiostro finisce nell'acqua e il bicchiere si colora — Il punto era sotto il livello dell'acqua. Soluzione: Metti meno acqua (10 mm) o alza la striscia: il punto deve restare almeno 10 mm sopra l'acqua.
• Il punto non si muove — Pennarello indelebile (inchiostro che non si scioglie in acqua). Soluzione: Usa pennarelli lavabili, o prova la stessa striscia con alcol invece dell'acqua (esperimento 3).
• L'acqua non sale o sale storta — La striscia non tocca l'acqua, o tocca le pareti del bicchiere. Soluzione: Regola l'altezza perché entri per 5 mm e penda dritta al centro del bicchiere.
• I colori vengono sfocati e mescolati — Punto troppo grande o carta da cucina a due veli. Soluzione: Fai un punto piccolo (3–4 mm) ripassato più volte e usa il filtro da caffè.
• Tutti i colori si ammassano in cima — La striscia è rimasta troppo a lungo e l'acqua è arrivata alla matita. Soluzione: Togli la striscia quando il fronte è a 1 cm dalla matita.
• Il nero resta di un solo colore — Quel pennarello usa un solo inchiostro nero. Soluzione: Non è un errore: prova altre marche; è un buon risultato per confrontare.

Sicurezza

• L'alcol è infiammabile: solo con un adulto, in un bicchiere piccolo, lontano da fiamme e con la finestra aperta. Non si beve.
• Gli inchiostri macchiano i vestiti: grembiule o vestiti vecchi.
• L'acqua con l'inchiostro si può buttare nel lavandino.
• Bicchieri di vetro sul tavolo, non sul bordo; meglio bicchieri di plastica con i più piccoli.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

La carta è fatta di filini minuscoli con dei buchini tra l'uno e l'altro. L'acqua si infila in quei buchini e sale da sola, come quando bagni la punta di un tovagliolo. Quando l'acqua arriva al punto nero, si porta a spasso gli inchiostri. Ma ogni inchiostro è diverso: alcuni si lasciano portare benissimo dall'acqua e arrivano lontano, altri si aggrappano alla carta e restano indietro. Così scopriamo che il nero era in realtà una miscela di blu, rosa, giallo...

Per l'adulto

Questa è cromatografia su carta. La fase stazionaria è la cellulosa della carta (con l'acqua trattenuta tra le sue fibre) e la fase mobile è l'acqua che sale per capillarità: la tensione superficiale tira l'acqua nei pori, che funzionano come tubi di poche decine di micron (l'avanzamento rallenta con il tempo, all'incirca come la radice quadrata del tempo). Passando sulla macchia, l'acqua scioglie i coloranti dell'inchiostro. Ogni colorante si ripartisce continuamente tra l'acqua in movimento e la superficie della cellulosa: quelli molto solubili in acqua e poco affini alla carta avanzano quasi insieme al fronte; quelli che si adsorbono di più (per legami a idrogeno o per la loro carica) restano indietro. Il rapporto Rf = distanza del colorante ÷ distanza del fronte è caratteristico di ogni colorante in un dato sistema (carta, solvente, temperatura), e non dipende dal «peso» della molecola. Gli inchiostri neri dei pennarelli ad acqua sono di solito miscele di coloranti blu, viola, rossi e gialli. I pennarelli indelebili usano coloranti poco solubili in acqua e richiedono un solvente meno polare come l'alcol. La tecnica si usa nei laboratori per identificare sostanze (coloranti alimentari, inchiostri nelle perizie forensi, pigmenti vegetali).

• cromatografia: tecnica per separare le sostanze di una miscela facendole viaggiare lungo una carta o un altro materiale.
• capillarità: salita di un liquido attraverso spazi molto sottili, come l'acqua lungo la carta.
• miscela: più sostanze insieme che si possono separare di nuovo.
• sciogliere: far sì che una sostanza si distribuisca in un liquido finché non se ne vedono più i pezzetti.
• fronte: la linea fino a cui è arrivata l'acqua sulla carta.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto taglia le strisce e regola l'altezza; il bambino fa il punto, versa l'acqua fino al segno e conta i colori che compaiono. Messaggio: «il nero è una miscela».
• 8–10 anni: Fanno tutto il montaggio con la sagoma e confrontano 3 pennarelli neri. Misurano con il righello fin dove arriva ogni colore.
• 11–12 anni: Calcolano l'Rf di ogni fascia, allestiscono il caso del «biglietto misterioso» e confrontano acqua e alcol (con un adulto).

In gruppo o in classe

A coppie, 3 bicchieri di plastica e 6 strisce per coppia (36 bicchieri per 24 bambini, oppure bicchieri condivisi con 2 strisce ciascuno appese a due matite). Raccogliete i pennarelli della classe e assegnate marche diverse a ogni coppia. Preparate prima le strisce già tagliate. 40 min: 10 di montaggio, 20 di attesa (approfittatene per spiegare la capillarità bagnando un tovagliolo) e 10 per misurare e incollare le strisce su un cartellone comune.

Sfide

• Inventa un inchiostro segreto mescolando due pennarelli e sfida un compagno a scoprire quali sono con una striscia.
• Riesci a separare i colori di una caramella ricoperta di colore (una goccia d'acqua sulla caramella, e quella goccia come punto).
• Fai una cromatografia circolare: punto al centro di un filtro intero e acqua che entra da uno stoppino di carta arrotolata. Che disegno viene fuori?
• Trova un pennarello nero che NON si separi e un altro che dia almeno 4 colori.

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