Indicatore di acidi al cavolo rosso

Cosa imparerà

• Che un indicatore è una sostanza che cambia colore a seconda di quanto è acido o basico un liquido.
• Che cos'è la scala del pH (da 0 a 14, con il 7 come neutro) e a ordinare su di essa sostanze reali.
• Che un acido e una base si «annullano» a vicenda (neutralizzazione), e che il bicarbonato con l'aceto fa anche bollicine di CO₂.
• Che non tutto ciò che pulisce è basico: il detersivo per piatti o il sapone per le mani di solito sono quasi neutri.
• A lavorare come in un laboratorio: un bicchiere di controllo, quantità uguali e annotare i risultati.

Prepara prima

• Stampa la pagina delle sagome al 100 % (scala del pH ed etichette) e ritaglia le 6 etichette.
• Se i bambini sono piccoli, taglia tu il cavolo prima (250 g a strisce di circa 5 mm).
• Metti a bollire 500 ml d'acqua e lasciala riposare 1 minuto lontano dal fuoco prima di versarla (80–90 °C).
• Prepara su un vassoio i 6 bicchieri sopra un foglio A4 bianco, numerati da 1 a 6, e accanto i prodotti già misurati in cucchiai o ciotoline.
• Prova l'acqua del rubinetto: se alla fine il bicchiere di controllo viene blu invece che viola, tieni a portata di mano acqua in bottiglia per ripetere.

Materiali e attrezzi

• Cavolo rosso (cavolo cappuccio viola) — ¼ di cavolo (≈ 250 g) da comprare
  foglie di colore viola intenso; va bene anche uno già iniziato
• Acqua — 500 ml calda + 500 ml fredda
  calda a 80–90 °C (bollita e lasciata riposare 1 min); quella fredda per diluire se il colore viene troppo scuro
• Bicchieri trasparenti — 6 (+ 2 di riserva)
  di vetro o plastica incolore, 200–250 ml, tutti uguali
• Aceto bianco — 1 cucchiaio (15 ml)
  di vino bianco o per le pulizie al 5–6 % di acidità (incolore, per non macchiare)
• Succo di limone — 1 cucchiaio (15 ml)
  appena spremuto e filtrato
• Bicarbonato di sodio — ½ cucchiaino (≈ 3 g) + 1 cucchiaino per la neutralizzazione
  da cucina o da farmacia
• Sapone liquido — 1 cucchiaino (5 ml)
  detersivo per piatti a mano o sapone per le mani (incolore se possibile)
• Detersivo in polvere per bucato — ¼ di cucchiaino (≈ 1 g)
  detersivo normale per lavatrice (contiene carbonato); lo maneggia un adulto
• Coltello e tagliere — 1
  per tagliare il cavolo a strisce di 5 mm
• Ciotola resistente al calore e colino — 1 + 1
  ciotola da 1 l (vetro, ceramica o acciaio); colino a maglia fine
• Foglio A4 bianco — 2
  uno sotto i bicchieri per vedere bene il colore e un altro per la scala stampata
• Matite colorate o pennarelli — 1 scatola
  con rosa, viola, azzurri e verdi

Attrezzi

• Bollitore o pentolino — scaldare l'acqua a 80–90 °C adulto
• Coltello da cucina — tagliare il cavolo a strisce adulto
• Caraffa graduata e cucchiai dosatori — versare 50 ml per bicchiere e misurare 15 ml / 5 ml / ½ cucchiaino
• Cucchiaini di plastica (uno per bicchiere) — mescolare senza passare prodotti da un bicchiere all'altro
• Guanti da cucina e occhiali (adulto) — maneggiare il detersivo in polvere adulto

Pezzi e sagome

• A · Scala del pH da colorare ×1 — carta o cartoncino bianco
• B · Etichette dei bicchieri ×6 — carta
• C · Strisce di carta indicatrice ×10 — carta da filtro per caffè

Passo passo

1. Prepara il tavolo

   Metti un foglio A4 bianco sul tavolo e sistemaci sopra i 6 bicchieri in fila, distanziati di 3 cm. Attacca su ciascuno un'etichetta B con il suo numero da 1 a 6.

   Trucco: Metti il tavolo vicino a una finestra: con la luce naturale i colori si distinguono molto meglio.

2. Taglia il cavolo adulto

   Taglia 250 g di cavolo (un quarto) a strisce sottili di circa 5 mm e mettile in una ciotola resistente al calore da 1 litro. Più sono sottili, più colore rilasciano.

   Trucco: I bambini possono sminuzzare le strisce con le mani: così c'è più superficie ed esce più pigmento.

3. Aggiungi l'acqua calda adulto

   L'adulto versa 500 ml d'acqua a 80–90 °C sul cavolo fino a coprirlo. Mescola con un cucchiaio di legno e lascia riposare 20 minuti, mescolando ogni 5 minuti.

   Verifica: Dopo 20 minuti l'acqua deve essere viola molto scuro, quasi opaca.

4. Filtra l'indicatore adulto

   Quando l'acqua è tiepida (si può toccare la ciotola), filtra il liquido in una caraffa premendo il cavolo con il cucchiaio. Otterrai circa 400 ml di indicatore viola.

   Trucco: Non buttare il cavolo: si può cucinare o mettere nel compost.

5. Distribuisci nei bicchieri

   Con la caraffa graduata, versa 50 ml di indicatore in ciascuno dei 6 bicchieri (circa 2 cm di altezza). Se il colore è così scuro da sembrare nero, aggiungi 25 ml d'acqua a ogni bicchiere.

   Verifica: I 6 bicchieri devono avere la stessa altezza e lo stesso viola. Se il bicchiere 6 sembra già blu, l'acqua del rubinetto è molto dura: usa acqua in bottiglia per diluire.

6. Bicchiere 1: aceto

   Versa 1 cucchiaio (15 ml) di aceto bianco nel bicchiere 1 e mescola con il suo cucchiaino. Osserva il cambio di colore e annotalo sull'etichetta.

   Verifica: Deve diventare rosa intenso in 1–2 secondi.

7. Bicchiere 2: limone

   Versa 1 cucchiaio (15 ml) di succo di limone filtrato nel bicchiere 2 e mescola con un altro cucchiaino. Confronta il suo rosa con quello del bicchiere 1: quale è più rosso?

   Verifica: Rosa-rosso, di solito un po' più intenso dell'aceto: il limone è più acido.

8. Bicchiere 3: bicarbonato

   Versa ½ cucchiaino raso (≈ 3 g) di bicarbonato nel bicchiere 3 e mescola finché non si scioglie quasi tutto. Guarda il colore sopra il foglio A4 bianco.

   Verifica: Diventa blu o verde-azzurro: il bicarbonato è una base debole (pH ≈ 8–9).

9. Bicchiere 4: sapone liquido

   Versa 1 cucchiaino (5 ml) di sapone liquido (detersivo per piatti o sapone per le mani) nel bicchiere 4 e mescola piano per non fare schiuma. Confronta con il bicchiere 6.

   Verifica: Quasi sempre resta viola o viola-bluastro, molto simile al controllo: questo sapone è quasi neutro. Anche questa è una scoperta!

10. Bicchiere 5: detersivo in polvere (adulto) adulto

    L'adulto, con i guanti, versa ¼ di cucchiaino (≈ 1 g) di detersivo in polvere per bucato nel bicchiere 5 e mescola. I bambini guardano senza toccare.

    Verifica: Diventa verde: è una base più forte (pH ≈ 10–11).

11. Bicchiere 6: il controllo

    Non aggiungere niente al bicchiere 6. È il bicchiere di controllo: il colore «senza cambiamenti» con cui confronti gli altri 5. Mettilo al centro della fila per confrontare meglio.

12. Ordina e colora la scala

    Ordina i bicchieri dal più rosso al più verde. Colora sulla scala A la casella di ogni bicchiere con il colore che vedi e scrivi sotto il nome del prodotto.

    Verifica: Ordine previsto: limone, aceto, controllo, sapone, bicarbonato, detersivo.

13. Neutralizza il bicchiere 1

    Aggiungi al bicchiere 1 (aceto) bicarbonato a pizzichi di 0,5 g, mescolando dopo ogni pizzico, finché non torna viola. Conta quanti pizzichi ti servono.

    Verifica: Farà schiuma a ogni pizzico e passerà da rosa a viola in 2–3 pizzichi (15 ml di aceto al 5 % si neutralizzano con ≈ 1 g); con 5 o 6 pizzichi hai già esagerato e diventa blu.

14. Conserva l'indicatore e metti in ordine

    Conserva l'indicatore avanzato in un barattolo chiuso in frigorifero (3–5 giorni) o congelalo in una vaschetta per il ghiaccio. Il contenuto dei bicchieri si butta nel lavandino con abbondante acqua.

Funziona? La prova

Con i 6 bicchieri pronti, ordinali sul foglio A4 bianco dal più rosso al più verde, senza guardare le etichette, e poi verifica se l'ordine coincide con la tabella del pH.

Cosa deve succedere: Limone rosso-rosa (pH ≈ 2), aceto rosa (≈ 3), controllo viola (≈ 7), sapone liquido viola-bluastro (≈ 7–8), bicarbonato verde-azzurro (≈ 8–9), detersivo verde (≈ 10–11). Nel bicchiere 1 bastano 2–3 pizzichi (≈ 1–1,5 g) di bicarbonato per tornare al viola.

Se qualcosa non va

• L'indicatore viene molto pallido — Poco cavolo, strisce spesse o acqua poco calda. Soluzione: Usa 250 g in soli 500 ml, strisce di 5 mm e acqua a 80–90 °C; schiaccia il cavolo quando lo filtri. Puoi anche sminuzzarlo in un frullatore con l'acqua (adulto).
• L'indicatore è così scuro che tutti i bicchieri sembrano neri — Troppo concentrato. Soluzione: Diluisci: 25–50 ml d'acqua per bicchiere. Guarda i bicchieri sopra il foglio A4 bianco e in controluce.
• Il bicchiere di controllo viene blu, non viola — Acqua del rubinetto molto dura (con carbonati, leggermente basica). Soluzione: Prepara l'indicatore con acqua in bottiglia oligominerale. Confronta sempre con il controllo, non con la foto.
• Il sapone non cambia colore — La maggior parte dei detersivi per piatti e dei saponi per le mani ha pH quasi neutro. Soluzione: È un risultato corretto. Per vedere il verde usa detersivo in polvere per bucato o sapone in pezzi grattugiato.
• Il bicarbonato viene viola invece che blu — Troppo poco bicarbonato o troppo indicatore. Soluzione: Aggiungi un altro ½ cucchiaino e mescola finché non si scioglie. Con il lievito chimico viene meno blu perché contiene un acido.
• L'indicatore conservato ha un cattivo odore o è diventato marrone — Si è guastato (batteri) dopo alcuni giorni. Soluzione: Buttalo e preparane uno nuovo. Conservalo sempre al freddo e coperto, o congelato in cubetti.

Sicurezza

• L'acqua a 80–90 °C scotta: la versa e la filtra un adulto, con la ciotola appoggiata sul tavolo e i bambini a un braccio di distanza.
• Il detersivo per bucato irrita occhi e pelle: lo maneggia un adulto con i guanti, e non va avvicinato al viso. Se schizza negli occhi, sciacqua con abbondante acqua per 15 minuti.
• Non usare mai candeggina, ammoniaca, disgorganti né soda caustica per «vedere il giallo»: sono pericolosi e la candeggina in più scolorisce l'indicatore.
• Niente di ciò che c'è nei bicchieri si beve, nemmeno il limone: metti un'etichetta e non usare le tazze da cui beve la famiglia.
• Il succo di limone e l'aceto bruciano su ferite e occhi: lavati le mani alla fine.
• L'antocianina macchia i vestiti e il legno: usa un grembiule o una maglietta vecchia e copri il tavolo.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Il cavolo rosso ha dentro un colorante che è come un detective camaleonte: cambia colore a seconda di chi incontra. Le cose aspre, come il limone o l'aceto, si chiamano acidi e lo fanno diventare rosa. Le cose scivolose che puliscono, come il detersivo, si chiamano basi e lo fanno diventare blu o verde. Se metti insieme un acido e una base, litigano e si annullano, e il colore torna viola. Così puoi scoprire se qualcosa è acido o basico senza assaggiarlo con la lingua.

Per l'adulto

Il colore del cavolo rosso è dovuto alle antocianine (soprattutto derivati della cianidina), pigmenti idrosolubili che l'acqua calda estrae rompendo i vacuoli cellulari. La loro struttura cambia con la concentrazione di H⁺: in ambiente acido (pH < 3) predomina il catione flavilio (rosso); verso pH 4–6 si formano la base chinoidale e la pseudobase (rosa-viola pallido); verso pH 7–8 la base chinoidale neutra e anionica (viola-blu); a pH 9–11 la forma anionica (blu-verde; il verde è in parte la miscela del blu con pigmenti gialli) e oltre pH 12 l'anello si apre in calconi gialli, in modo irreversibile. Il pH è −log[H⁺]: ogni unità è un fattore 10 nella concentrazione di ioni H⁺, quindi il limone (pH ≈ 2,2) è circa 4–6 volte più acido dell'aceto (≈ 2,8–3): 0,6–0,8 unità di differenza, e 10^0,7 ≈ 5. Il bicarbonato (NaHCO₃) dà pH ≈ 8,3; i detersivi per bucato contengono carbonato di sodio (pH ≈ 10,5–11). I detersivi per piatti e i saponi per le mani sono formulati intorno a pH 6–8 per non irritare la pelle, per questo cambiano appena il colore. Nella neutralizzazione, CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂: la CO₂ è la schiuma. L'acqua dura contiene HCO₃⁻ e sposta il controllo verso il blu, per questo si confronta sempre con un bianco.

• indicatore: sostanza che cambia colore a seconda di quanto è acido o basico un liquido.
• pH: numero da 0 a 14 che dice quanto è acido (meno di 7) o basico (più di 7) qualcosa; il 7 è neutro.
• acido: sostanza dal sapore aspro, come il limone o l'aceto; fa diventare il cavolo rosa o rosso.
• base: sostanza contraria all'acido, come il bicarbonato o il detersivo; fa diventare il cavolo blu o verde.
• neutralizzazione: quando un acido e una base si mescolano e si annullano.
• controllo: campione che non tocchi, per confrontarlo con gli altri.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto prepara l'indicatore e lo distribuisce. Il bambino versa aceto, limone e bicarbonato con cucchiai già misurati e dice il nome del colore. Parla solo di «aspro» (rosa) e «scivoloso / che pulisce» (blu-verde). La neutralizzazione con la schiuma li entusiasma.
• 8–10 anni: Seguono tutti i passaggi tranne l'acqua calda e il detersivo. Scrivono le previsioni prima di ogni bicchiere e completano la scala A. Introduci la parola pH e il numero 7 come neutro.
• 11–12 anni: Che progettino l'esperienza come scienziati: stessa quantità in ogni bicchiere, controllo, registrazione in tabella. Che stimino il pH con la scala e lo confrontino con strisce di pH commerciali, se ci sono. Sfida: la titolazione contando i pizzichi e spiegare perché un pH 2 è 10 volte più acido di un pH 3.

In gruppo o in classe

Squadre di 4 bambini con 6 bicchieri di plastica trasparente, un cucchiaino per bicchiere e una scala A per bambino. L'adulto prepara prima 2 l di indicatore (1 kg di cavolo in 2 l d'acqua calda) e lo distribuisce in bottiglie da 500 ml per squadra. I prodotti si servono in postazioni (aceto, limone, bicarbonato, sapone) con cucchiai dosatori; il detersivo solo sul tavolo dell'adulto, che lo aggiunge per ogni squadra. Durata: 50 min (10 spiegazione e previsioni, 25 bicchieri, 15 scala comune alla lavagna).

Sfide

• Trova in casa (con il permesso) 5 liquidi nuovi e mettili sulla scala appesa al muro.
• Ottieni i 6 colori diversi (rosso, rosa, viola, blu, verde-azzurro, verde) solo con miscele di aceto, acqua e bicarbonato in quantità diverse.
• Fai delle strisce di pH in casa e confrontale con delle strisce commerciali per piscina.
• Prova altri vegetali (mirtilli, cipolla rossa, petali di rosa rossa, tè nero): quale è l'indicatore migliore?
• Fai un disegno con l'indicatore e poi «sviluppalo» con pennelli di limone e di bicarbonato.

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