Внутрішньонаукові - Кислотність, рН та кольорові показники - деталі
Показники кислотності, рН та кольору
Хоча кислотність речовини інтуїтивно присутня в їжі, існує хімічне визначення, яке базується на властивостях матеріалу. Ми створили наступний експеримент, щоб коротко проілюструвати це поняття кислотності.
По-науковому кажучи, продукт називається кислим, коли він може виділяти протони (іони Н +) прямо чи опосередковано. І навпаки, якщо речовина може захоплювати протони, тоді це, як кажуть, є основним.
Кислоти та основи взаємодоповнюють (джерело)
Вимірявши кількість протонів у вільному стані в рідині, тоді можна дізнатися, чи є продукт, про який йде мова, досить кислим чи основним. Значення, що характеризує це число, називається рН (водневий потенціал). Таким чином, ми можемо встановити шкалу кислотності, що дозволяє класифікувати всі існуючі продукти за рівнем рН: чим нижче це значення, чим кислотніша речовина і чим вона вища, тим більш основною вона стає.
Для математичних питань ця шкала починається з 0 (максимальна кислотність) і закінчується з 14 (максимальна основність). Рівно в 7 ми вважаємо, що продукт нейтральний.
РН - це логарифм концентрації протонів (-log [H +]) (джерело)
У наш час застосовуються різні засоби для легкого вимірювання рН без необхідності переглядати формули; є електричні прилади, але також смужки, які змінюють колір відповідно до кислотності речовини.
Смужка в оригінальному кольорі
Тест-смужки змінюють колір після просочення випробовуваною речовиною
Вказівки дозволяють розпізнати рН, що відповідає отриманим кольорам
Коли основу змішують з кислотою, наприклад відбілювачем (основним) з лимонним соком (кислотою), рН загального розчину стабілізується між двома крайніми значеннями. Коли потужність і об'єм кислоти точно компенсує показники основи, рН тоді стає нейтральним, при 7.
Щоб розпочати свій досвід конкретно, ми починаємо з вимірювання рН близько сорока звичайних речовин (напоїв, засобів для чищення та косметики), щоб надати більшої реальності цим поняттям кислотності.
! Ці вимірювання приймаються як показання, вони містять певну неточність, і знайдені значення можуть залежати, зокрема, від марки виробів.
Напої
Напої та рідка їжа:
Нагадування: рН слини має 7,5, а шлункова кислота 2 .
- Газована вода: pH = 6
- Водопровідна вода: pH = 7,2
- Мінеральна вода: рН = 7,5
- Апельсиновий сік: pH = 4
- Грушевий сік: pH = 4
- Яблучний сік: pH = 3,2
- Лимонний сік: pH = 1,8
- Холодний чай (Nestea): рН = 3,5
- Гренадіновий сироп (розведений): pH = 3,5
- Лимонний сироп (розведений): pH = 3,2
- Червоне вино (варіння): pH = 3
- Трав'яний оцет (45 г/л): рН = 2,2 (розрахунки дають нам 2,45)
- Оливкова олія: pH = 5
- Біле вино (варіння): pH = 3,5
- Йогурт для пиття (актимель, ряжанка): pH = 4,5
- Молоко (напій, відкритий того ж дня): pH = 6,7
- Гарячий шоколад (коричневий): pH = 6,7
- Гарячий шоколад (білий): pH = 6,7
- Кава (розчинна): pH = 5
Ми помічаємо, що ці напої майже всі кислі.
Прибиральники
Засоби для обслуговування та чищення:
Нагадування: рН шкіри має в середньому 6,5.
- Відбілювач: pH = 9,7
--> зауважте, що відбілювач змушує смужку стиратися за кілька секунд:
- Сода (розведена): рН = 11 (і більше, якщо більш концентрована)
- Засіб для миття посуду: pH = 7,5
- Метильований спирт: рН = 5,5
- Концентрована соляна кислота (10%): pH = 0,8
- Засіб для догляду за підлогою (Піал): pH = 7,2
- Миючий засіб (Coop extra-classic): pH = 10
- Засіб для видалення накипу (Потц): pH = 0,8
- Розблокувач труби (Rorax): pH = 13
Ці значення дуже неоднорідні, але майже всі вони знаходяться в кінці шкали рН. Це робить ці продукти одночасно ефективними та шкідливими.
Косметика
Гігієнічний та косметичний матеріал:
Нагадування: рН шкіри має в середньому 6,5.
- Очищувальний гель для шкіри (Garnier чистий, розведений): pH = 7
- Зубна паста (Elmex, розведена): pH = 6
- Відлякувач комарів (Анти-брумм форте): pH = 6
- Шампунь (лимонна трава Head & Soulders, розведений): pH = 7,5
- Солі для ванн (для готелів, розведені): pH = 8
- Марсельське мило (розведене): pH = 7
- Очищаюче молоко (M-розчин, розведений): pH = 6,5
- Дезодорант для жінок (я, жіночий спорт): pH = 4
- Парфуми для жінок (ванільно-шоколадний Seveline): pH = 5,5
- Дезодорант для чоловіків (сокира): pH = 6
- Духи для жінок (Наомі Кемпбелл): pH = 5,5
- Експрес-засіб для зняття лаку з нігтів (Gemey Maybelline): pH = 5,5
Більшість з цих продуктів поважають кислотний рН шкіри, однак, досить основна тенденція щодо мила.
Список за рН
- Розблокувач труби (Rorax): pH = 13
- Сода (розведена): pH = 11
- Миючий засіб (Coop extra-classic): pH = 10
- Відбілювач: pH = 9,7
- Солі для ванн (для готелів, розведені): pH = 8
- Засіб для миття посуду: pH = 7,5
- Мінеральна вода: рН = 7,5
- Шампунь (лимонна трава Head & Soulders, розведений): pH = 7,5
- Водопровідна вода: pH = 7,2
- Засіб для догляду за підлогою (Піал): pH = 7,2
- Чорний чай: рН = 7
- Очищувальний гель для шкіри (Garnier чистий, розведений): pH = 7
- Марсельське мило (розведене): pH = 7
- Молоко (напій, відкритий того ж дня): pH = 6,7
- Гарячий шоколад (коричневий): pH = 6,7
- Гарячий шоколад (білий): pH = 6,7
- Очищаюче молоко (M-розчин, розведений): pH = 6,5
- Газована вода: pH = 6
- Дезодорант для чоловіків (сокира): pH = 6
- Зубна паста (Elmex, розведена): pH = 6
- Відлякувач комарів (Анти-брумм форте): pH = 6
- Метильований спирт: рН = 5,5
- Експрес-засіб для зняття лаку з нігтів (Gemey Maybelline): pH = 5,5
- Парфуми для жінок (Наомі Кемпбелл і ванільно-шоколадний Seveline): pH = 5,5
- Оливкова олія: pH = 5
- Кава (розчинна): pH = 5
- Йогурт для пиття (актимель, ряжанка): pH = 4,5
- Апельсиновий сік: pH = 4
- Грушевий сік: pH = 4
- Дезодорант для жінок (я, жіночий спорт): pH = 4
- Біле вино (з кузину): pH = 3,5
- Холодний чай (Nestea): рН = 3,5
- Гренадіновий сироп (розведений): pH = 3,5
- Яблучний сік: pH = 3,2
- Лимонний сироп (розведений): pH = 3,2
- Червоне вино (варіння): pH = 3
- Трав'яний оцет (45 г/л): pH = 2,2
- Лимонний сік: pH = 1,8
- Засіб для видалення накипу (Потц): pH = 0,8
- Концентрована соляна кислота (10%): pH = 0,8
Яскравість зараз надто низька, щоб отримати правильні знімки, я вирішую продовжити експеримент наступного дня.
Наразі ми використовували кольорові смужки для оцінки рН. Вони складаються із суміші різних продуктів, колір яких змінюється залежно від кислотності. Отримана смужка - це так званий універсальний кольоровий індикатор, оскільки він дозволяє вимірювати всі коливання рН від 0 до 14.
Універсальні кольорові індикатори охоплюють всю шкалу рН
Однак існує велика кількість неуніверсальних кольорових індикаторів, які змінюють колір лише в межах певного діапазону рН. Наприклад, фенолфталеїн, продукт, добре відомий студентам та лаборантам, змінюється від прозорого до фіолетового, коли рН перевищує 8.
Ці показники корисні для спостереження конкретної зміни, яка знаходиться в межах певного діапазону рН.
Основні показники забарвлені відповідно до зони їх повороту (джерело: Форми та таблиці с. 215)
Окрім цих офіційних показників, інші речовини реагують на зміну рН. Сік червоної капусти є найпоширенішим прикладом, тому ми проілюструємо його властивості. Почнемо з того, що відварюємо шматочки червонокачанної капусти у великій каструлі.
Капусту ріжуть і варять
Через кілька хвилин клітинні стінки руйнуються і випускають пігмент у воду. Тому ми отримуємо сік, який, як не дивно, при нейтральному pH не червоний, а синій.
Змішаний з водою, пігмент блакитний
Потім ми збираємо цю рідину у великий графин, видаляючи шматочки капусти за допомогою чайного фільтра.
У такому обсязі сік виглядає темно-червоним
Після цього ми наповнюємо дві склянки цим соком, щоб можна було розрізнити кольорові варіації.
Рідина переноситься в окуляри
Для цього експерименту ми вирішили додати соляну кислоту (сильна кислота, рН = 1) і соду (сильна основа, рН = 11).
Обидва продукти знаходяться на кінцях шкали рН
Отже, ми змішуємо кілька крапель кислоти в першу склянку, а в другу поміщаємо кристал соди. Соки різко змінюють колір, червоний для першого та зелений для другого.
Кінцеві кольори дуже різні (кислота знаходиться зліва)
Можна було б отримати інші відтінки, змінюючи рН менш різко, але з технічних причин ми вирішили представити лише ці дві ситуації.
Щоб більш детально спостерігати за зміною кольору, я поміщаю залишився сік у довгу тонку пляшку, куди потім додаю кислоту, не змішуючи. Колірні варіації поступові і добре помітні.
Нарешті, ми намагаємось провести той самий експеримент з іншими речовинами (зокрема, з червоним вином), але без переконливих результатів. Лише чорний чай демонструє певну мінливість, але він залишається значно нижчим за сік червонокачанної капусти та «офіційні» показники.