Schiuma gigante di lievito

Cosa imparerà

• Che l'acqua ossigenata si decompone da sola molto lentamente in acqua e ossigeno, e che un catalizzatore (la catalasi del lievito) accelera moltissimo questa reazione senza consumarsi.
• Che un gas occupa molto più volume del liquido da cui esce: 120 ml di acqua ossigenata al 3 % liberano ≈ 1,3 litri di ossigeno.
• Che il sapone intrappola il gas nelle bolle e forma la schiuma; senza sapone l'ossigeno scappa senza che si veda.
• Che alcune reazioni chimiche liberano calore (esotermiche): la bottiglia diventa tiepida.
• A lavorare con un protocollo di sicurezza (occhiali, guanti, vassoio, rifiuti).

Prepara prima

• Compra acqua ossigenata al 3 % (10 volumi) e lievito di BIRRA. Controlla la data di scadenza di entrambi: l'acqua ossigenata aperta da mesi perde forza.
• Stampa al 100 % e ritaglia l'imbuto A e la scala B. Monta l'imbuto e foderalo all'interno con il nastro adesivo perché non si bagni.
• Scegli il posto: all'aperto, sul piano della cucina o nella vasca da bagno. Metti il vassoio e tieni a portata di mano uno strofinaccio e un secchio d'acqua.
• Attacca la scala B in verticale su una parete, una scatola o una bottiglia piena accanto al vassoio, con lo 0 all'altezza della bocca della bottiglia.
• Spiega prima le regole: occhiali sempre addosso, nessuno si sporge sopra la bottiglia, la schiuma non si mangia.

Materiali e attrezzi

• Bottiglia di plastica a collo stretto — 1
  500 ml, d'acqua o di bibita, pulita e senza tappo; collo di ≈ 21 mm di diametro interno
• Acqua ossigenata — 120 ml da comprare
  3 % (detta anche «10 volumi»), quella della farmacia o del supermercato
• Lievito di birra secco — 1 bustina (≈ 5–7 g, circa 2 cucchiaini rasi) da comprare
  lievito di birra secco attivo o istantaneo per il pane; NON lievito chimico per dolci tipo Royal
• Acqua tiepida — 45 ml (3 cucchiai)
  35–40 °C: tiepida se la versi sul polso, non calda
• Detersivo per piatti liquido — 15 ml (1 cucchiaio)
  quello per lavare a mano; più è concentrato, più schiuma fa
• Colorante alimentare liquido — 6 gocce (di 1 o 2 colori)
  in gel o liquido
• Vassoio grande con bordo — 1
  minimo 40 × 30 cm e 3 cm di bordo (teglia da forno, bacinella, coperchio di una scatola di plastica)
• Occhiali protettivi — 1 per ogni persona vicina
  da bricolage o da nuoto
• Guanti di nitrile o da cucina — 1 paio per ogni persona che tocca
  della taglia giusta per il bambino
• Bicchierino e cucchiaio — 1 + 1
  bicchiere da 100–200 ml per il lievito
• Cartoncino — 1 foglio A4
  180–220 g/m², per l'imbuto (A) e la scala (B)
• Nastro adesivo — 20 cm
  per chiudere l'imbuto e foderarlo all'interno (impermeabile)

Attrezzi

• Misurino o siringa da 20 ml — misurare 120 ml di acqua ossigenata e 45 ml di acqua adulto
• Cucchiaio da minestra (15 ml) — misurare il detersivo e l'acqua del lievito
• Forbici — ritagliare l'imbuto e la scala
• Termometro da cucina (facoltativo) — controllare l'acqua tiepida e misurare il calore della reazione

Pezzi e sagome

• A · Imbuto per versare in fretta ×1 — cartoncino 200 g/m²
• B · Scala dell'altezza della schiuma ×1 — carta o cartoncino

Passo passo

1. Prepara la zona

   Metti il vassoio (minimo 40 × 30 cm) su una superficie piana, all'aperto, sul piano della cucina o nella vasca da bagno. Metti la bottiglia da 500 ml senza tappo al centro e la scala B dietro, con lo 0 all'altezza della bocca.

2. Occhiali e guanti

   Tutti quelli che stanno a meno di 1 m mettono gli occhiali protettivi. Chi deve toccare qualcosa, guanti di nitrile o da cucina. Lega i capelli lunghi.

   Verifica: Nessuno comincia senza occhiali: l'acqua ossigenata negli occhi brucia molto.

3. Versa l'acqua ossigenata adulto

   L'adulto misura 120 ml di acqua ossigenata al 3 % nel misurino e la versa nella bottiglia con l'imbuto A. Devono restare circa 4 cm di liquido: un quarto della bottiglia.

   Verifica: Il liquido arriva a circa 4 cm dal fondo e il resto della bottiglia è vuoto.

4. Aggiungi sapone e colore

   Metti nella bottiglia 1 cucchiaio (15 ml) di detersivo per piatti e 6 gocce di colorante. Ruota delicatamente la bottiglia per 5 secondi per mescolare, senza scuoterla (se fai schiuma adesso, va persa).

   Trucco: Per una schiuma a strisce, fai scendere gocce di due colori lungo le pareti interne del collo senza mescolare.

5. Controlla l'acqua tiepida

   Metti 3 cucchiai (45 ml) di acqua tiepida del rubinetto nel bicchierino. Deve essere a 35–40 °C: se ne fai cadere una goccia sul polso la senti tiepida, per niente calda.

   Verifica: Se hai il termometro, tra 35 e 40 °C. Oltre 55 °C il lievito si rovina.

6. Sciogli il lievito

   Svuota 1 bustina di lievito di birra (5–7 g) nel bicchiere d'acqua tiepida e mescola con il cucchiaio per 30 secondi, schiacciando i grumi contro la parete, finché sembra un frullato marrone chiaro.

   Verifica: Non restano grumi secchi. Se ce n'è qualcuno, continua a mescolare: il lievito a grumi reagisce più lentamente.

7. Metti l'imbuto

   Infila la punta dell'imbuto A nel collo della bottiglia. Chi deve versare si mette di lato, con il braccio teso e il viso lontano dalla bocca della bottiglia.

8. Versa il lievito tutto in un colpo

   Svuota tutto il bicchiere di lievito nell'imbuto con un solo movimento e togli l'imbuto entro 1–2 secondi, prima che arrivi la schiuma.

   Trucco: Se esiti a metà, la schiuma esce dall'imbuto. Meglio versare in fretta anche se schizza un po'.

9. Allontanati e osserva

   Fai un passo indietro. In 2–5 secondi la schiuma sale nel collo, esce come una colonna di 5–15 cm, si piega e continua a sgorgare per 30–60 secondi. Guarda la scala B o riprendi con il cellulare.

   Verifica: Se in 10 secondi non esce niente, guarda la tabella dei problemi (quasi sempre è colpa del lievito).

10. Senti il calore

    Quando la schiuma smette di uscire, tocca la bottiglia con la mano guantata. È tiepida: la reazione ha liberato calore. Se hai il termometro, infila la punta nella schiuma e annota la temperatura.

11. Tocca la schiuma (con i guanti)

    Con i guanti addosso, prendi una manciata di schiuma. È solo acqua, sapone, lievito e bolle di ossigeno. Non portarla alla bocca né agli occhi, e non toccarla senza guanti: può esserci ancora un po' di acqua ossigenata che non ha reagito.

12. Pulisci adulto

    Aspetta 10 minuti che la schiuma si sciolga. Butta tutto nel lavandino o nel water con abbondante acqua del rubinetto, sciacqua la bottiglia e il vassoio e lavati le mani dopo esserti tolto i guanti.

Funziona? La prova

Fai l'esperimento con la scala B dietro e riprendi con il cellulare il momento in cui versi. Cronometra da quando cade il lievito fino a quando esce la schiuma e fino a quando smette di uscire.

Cosa deve succedere: La schiuma spunta dalla bocca in 2–5 s, sale di 5–15 cm a colonna prima di piegarsi e continua a uscire per 30–60 s. In totale sgorga ≈ 1 litro di schiuma (il doppio del volume della bottiglia). La bottiglia si scalda di circa 5–10 °C.

Se qualcosa non va

• Non esce quasi schiuma, solo qualche bolla — È stato usato lievito chimico (tipo Royal) o lievito scaduto. Soluzione: Usa lievito di BIRRA (secco o fresco) e controlla la data. Prova: un pizzico nell'acqua ossigenata deve fare bolle all'istante.
• La schiuma esce molto lentamente e resta nel collo — Acqua ossigenata vecchia (già decomposta) o acqua del lievito fredda. Soluzione: Usa un flacone appena aperto e acqua a 35–40 °C. Con acqua ossigenata al 6 % (solo l'adulto) la reazione è due volte più veloce.
• Bolle grandi che scoppiano, senza schiuma densa — Poco sapone o sapone molto diluito. Soluzione: Passa a 2 cucchiai di detersivo per piatti concentrato.
• La schiuma esce prima di finire di versare e trabocca dall'imbuto — Versato troppo lentamente. Soluzione: Versa tutto in un colpo e togli l'imbuto entro 1–2 s. Con i bambini piccoli, l'adulto tiene la bottiglia mentre il bambino versa.
• La schiuma trabocca soltanto, senza colonna — Bottiglia a bocca larga o troppo liquido dentro. Soluzione: Usa una bottiglia da 500 ml a collo stretto con solo ¼ di liquido: il gas deve spingere attraverso un collo stretto per uscire veloce.
• Grumi di lievito che galleggiano e poca reazione — Il lievito non si è sciolto bene. Soluzione: Mescola 30–60 s schiacciando i grumi prima di versare.

Sicurezza

• Occhiali protettivi obbligatori per tutti quelli che stanno vicino: l'acqua ossigenata al 3 % brucia negli occhi. Se schizza, sciacquare con abbondante acqua per 10 minuti.
• L'acqua ossigenata la misura e la versa l'adulto. Non mescolarla con altri prodotti per la pulizia (candeggina, aceto, ammoniaca).
• Non usare mai in casa acqua ossigenata oltre il 6 %: quella al 30 % è corrosiva e si usa solo in laboratorio.
• La schiuma non si mangia né si beve; si tocca solo con i guanti.
• Nessuno si sporge sopra la bocca della bottiglia durante la reazione.
• Conserva l'acqua ossigenata nella sua confezione originale, chiusa e fuori dalla portata dei bambini piccoli.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

L'acqua ossigenata è acqua che ha un «pezzettino di ossigeno» in più, e vuole liberarsene, ma lo fa molto lentamente. Il lievito ha delle aiutanti piccolissime, gli enzimi, che funzionano come forbici magiche: tagliano via quell'ossigeno in più velocissimamente. Quell'ossigeno è un gas e ha bisogno di tanto spazio, così si infila nel sapone e forma milioni di bolle. Siccome la bottiglia diventa troppo piccola, la schiuma esce dal collo come il dentifricio dal tubetto di un elefante. E mentre si rompe, la reazione libera un po' di calore: per questo la bottiglia diventa tiepida.

Per l'adulto

Il perossido di idrogeno si decompone spontaneamente (2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂, ΔH ≈ −98 kJ per mole di H₂O₂), ma a temperatura ambiente la reazione è lentissima. La catalasi, un enzima presente nel lievito (e in quasi tutte le cellule, che la usano per eliminare il perossido prodotto dal loro metabolismo), la accelera milioni di volte: è un catalizzatore biologico che non si consuma. 120 ml al 3 % contengono ≈ 3,6 g di H₂O₂ (0,106 mol), che liberano 0,053 mol di O₂ ≈ 1,3 litri a temperatura ambiente. Il tensioattivo del detersivo stabilizza le bolle e trasforma quel gas in schiuma; non entrando nei ≈ 320 ml liberi della bottiglia (500 − 120 − 15 − 45), esce dal collo, che fa da ugello. Il calore liberato (≈ 10 kJ) scalderebbe il liquido di circa 14 °C se non se ne perdesse nulla; in pratica si nota un aumento di 5–10 °C. La catalasi si denatura sopra i ~55 °C, per questo l'acqua del lievito deve essere tiepida. La versione «da laboratorio» usa H₂O₂ al 30 % e ioduro di potassio come catalizzatore: dieci volte più gas, più calore (vapore) ed è corrosiva; non è da fare in casa.

• catalizzatore: sostanza che accelera una reazione senza consumarsi.
• enzima: catalizzatore prodotto dagli esseri viventi; quello del lievito si chiama catalasi.
• decomposizione: reazione in cui una sostanza si scompone in altre più semplici.
• reazione esotermica: reazione che libera calore.
• tensioattivo: il componente del sapone che permette di formare bolle e schiuma.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto misura e versa l'acqua ossigenata; il bambino (con occhiali e guanti) mette il sapone, il colorante e il lievito. Concentrati su «il lievito fa liberare all'acqua ossigenata un gas che fa le bolle».
• 8–10 anni: Seguono tutti i passaggi tranne l'acqua ossigenata. Fagli misurare l'altezza con la scala e confrontare due bottiglie diverse.
• 11–12 anni: Fagli formulare un'ipotesi e scegliere una variabile (quantità di lievito, temperatura dell'acqua, forma del recipiente), fare tre ripetizioni e un grafico. Sfida: calcolare il volume di ossigeno a partire dai grammi di H₂O₂.

In gruppo o in classe

Meglio come dimostrazione a postazioni: 4–5 postazioni con un vassoio ciascuna e un adulto per postazione, squadre di 4–5 bambini. Per postazione: 2 bottiglie da 500 ml, 250 ml di acqua ossigenata, 2 bustine di lievito, detersivo per piatti, colorante, occhiali per tutti e guanti. Sessione di 40 min: 10 min di spiegazione e regole, 20 min (due reazioni per squadra cambiando una variabile), 10 min di confronto e pulizia. Fallo in cortile o in laboratorio con un pavimento lavabile.

Sfide

• Ottieni la colonna di schiuma più alta cambiando una sola cosa (bottiglia, temperatura, quantità di lievito) e dimostralo con la scala.
• Progetta una schiuma a tre colori a strisce.
• Calcola quanti litri di ossigeno dovrebbero uscire da 120 ml al 3 % e confrontalo con la schiuma raccolta in una bacinella graduata.
• Cerca altri catalizzatori in cucina: prova un pezzo di patata cruda o di fegato nell'acqua ossigenata e confronta le bolle con quelle del lievito.

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