Chemie van het keukenkastje

Transcriptie

1 Chemie van het keukenkastje Proefjesparade voor in de klas met spullen uit je eigen keuken en voor leerlingen Inhoudsopgave 1. Afwasmiddel maken Boter maken Eiwitten aantonen Kleurstoffen bleken Mayonaise maken Oppervlakte-actief ph-indicatoren Thee experimenten Verdikken met maiszetmeel Vlekkenparade Water aantonen

2 1. Afwasmiddel maken Waarom gebruik je afwasmiddel? Wat is het hoofdbestanddeel van afwasmiddel? Vraag 3 Waarom zit er een geurstof en een kleurstof in afwasmiddel? Vraag 4 Hoeveel gram citroenzuur zit er in 10 gram 50% oplossing en wat zou de rest zijn? Vraag 5 Wat gebeurt er als je de zoutoplossing toevoegt en roert? Wat is het nut hiervan? Vraag 6 De natriumlaurylethersulfaatoplossing die je gebruikt bevat ongeveer 30% natriumlaurylethersulfaat. Hoeveel procent natriumlaurylethersulfaat zit er ongeveer in het afwasmiddel als het af is? Vraag 7 Goedkoop afwasmiddel bevat vaak minder natriumlaurylethersulfaat oplossing en meer water. Ben je daar voordeliger mee uit? 2

3 Theorie en aanwijzingen Water en vet mengen niet goed. Als je vette borden met alleen water probeert schoon te maken is dat lastig, er blijft vaak een dun laagje vet achter op het bord waar het water geen vat op heeft. Het reinigende bestanddeel van afwasmiddel is een oppervlakte-actieve stof. Deze oppervlakteactieve stof zorgt er (onder andere) voor dat vet en op vet lijkend vuil beter met water mengen. Hierdoor kan je vet makkelijker verwijderen met een sopje dan met water alleen. De oppervlakte-actieve stof in dit afwasmiddel is natriumlaurylethersulfaat, dit zit ook in andere schuimend reinigende producten zoals vloerreiniger en shampoo. Ook daar zorgt het dat vettig vuil beter met water mengt en daardoor makkelijker kan worden verwijderd. Het maken van een afwasmiddel is zoals je ziet niet zo ingewikkeld, je mengt de stoffen zonder te verwarmen en doet het in een flesje. In de fabriek gaat het net zo, alleen wordt dan wat meer tegelijk gemaakt. 3

4 2. Boter maken Boter maak je van melk, waarom gebruiken wij dan room? Wat denk je dat er gebeurt als je de vloeibare slagroom gaat kloppen? Vraag 3 De boter die je maakt is meestal niet zo hard als de boter die je in de winkel koopt, hoe zou dat komen? Vraag 4 Zout werd vroeger toegevoegd als conserveermiddel, nu is dat meestal niet meer nodig, waarom niet? Vraag 5 Waarom wordt er nu ook nog zout toegevoegd aan veel soorten boter? 4

5 Theorie en aanwijzingen Boter wordt gemaakt door het vet van melk te concentreren. Door het mixen hechten de kleine vetbolletjes die in en op de melk drijven aan elkaar en worden grote vetbollen, uiteindelijk één grote klont. Slagroom is een soort ingedikte melk, het bevat veel meer vet dan melk. Het wordt gemaakt door het op de melk drijvende vet af te scheppen of door een flink deel van het water dat de melk zit er uit te halen. Het vet is in zeer kleine druppels in het water van de melk verdeeld, we noemen zo'n mengsel een emulsie. Door het mixen gaat de emulsie kapot en krijg je een vetlaag en een waterlaag. De vetlaag noemen we boter, de waterlaag karnemelk. De karnemelk uit de winkel wordt meestal op een heel andere manier gemaakt, namelijk door melkzuur toe te voegen aan magere (vetarme) melk. De reden hiervan is dat de vraag naar karnemelk in de zomer zo groot is dat er niet genoeg gemaakt kan worden, tenslotte kan je niet meer karnemelk maken dan bij het boter maken vrij komt. 5

6 3. Eiwitten aantonen In welke voedingsmiddelen zitten veel eiwitten? Wat gebeurt er met de gelatine als je het vijf minuten in koud water weekt? Wat zou er gebeurd zijn? Vraag 3 Waarom test je de biureetoplossing voordat je het verder gebruikt? Vraag 4 Zouden er in het geel van het ei ook eiwitten kunnen zitten? Vraag 5 Wat is een 'blanco' en wat is het nut hiervan? Vraag 6 Verwacht je dat er eiwit zit in: - azijn - melk - brood - afwasmiddel Waarom? 6

7 Theorie en aanwijzingen In ons eten zitten eiwitten. Deze zijn nodig als bouwstof: om lichaamsweefsel aan te maken als je groeit, als je beschadigt (bijvoorbeeld een wondje) en omdat je lichaam continue vervangen wordt (onderhoud). Als je meer eiwitten eet dan nodig wordt de rest gebruikt als brandstof. De biureetreactie is een kwalitatieve analyse methode: door een chemische reactie laat je zien dat ergens een bepaald iets in zit, zonder dat je precies weet hoeveel er in zit (als je wilt weten hoeveel eiwit ergens inzit moet je een kwantitatieve analyse doen. Eiwitten zijn stoffen die worden gebruikt voor het bouwen van diverse delen van planten en dieren. Je spieren, haren en organen bestaan voor een belangrijk deel uit eiwitten. Het is dan ook nodig dat je genoeg eiwitten uit je voeding haalt om je lichaam te kunnen repareren als er iets kapot gaat of vervangen moet worden en om te groeien. Eiwitten hebben een bepaalde structuur, koperdeeltjes uit het kopersulfaat hechten zich daar aan, waardoor de kleur van de eiwitten naar lila verandert. De soda is nodig om de ph te verhogen, anders hechten de koperdeeltjes niet aan de eiwitten. 7

8 4. Kleurstoffen bleken Op een donkerrode handdoek zit een blauwe vlek, is bleken een goede manier om de vlek eruit te krijgen? Waarom (niet)? Maakt het uit of je bij het maken van een extract veel of weinig water gebruikt? Waarom? Vraag 3 Wat zou er gebeuren als je een reducerend en een oxiderend bleekmiddel tegelijk door elkaar zou gebruiken? (NB: schoonmaakmiddelen alleen mengen als je zeker weet dat dat veilig is!). Vraag 4 Waarom moet je voorkomen dat er vaste stukjes in de extracten terecht komen? 8

9 Theorie en aanwijzingen Bleken betekent 'lichter van kleur maken'. Bij gebruik van een bleekmiddel doe je dat door een kleurstof chemisch te veranderen. De kleurstofmoleculen hebben kleur, de chemisch gewijzigde moleculen niet, anders kan je net zo goed niet bleken. Grofweg zijn er twee methodes: oxidatie en reductie. Heel eenvoudig uitgelegd betekent oxidatie dat je zuurstof of daarop gelijkende stoffen in een kleurstofmolecuul inbouwt, of dat je het kleurstofmolecuul ermee in stukken knipt. Bij reductie haal je zuurstof of een daarop lijkende stof weg uit het kleurstofmolecuul zodat je een ander molecuul krijgt (of het molecuul in stukken knipt. De ene kleurstof is gevoeliger voor het ene type bleekmiddel en de andere kleurstof voor de andere methode. 9

10 5. Mayonaise maken Wat is het hoofdbestanddeel van mayonaise? Waarom zit er eierdooier in mayonaise? Vraag 3 Waarom gebruik je niet meteen de staafmixer, maar begin je te roeren met een lange lepel? Vraag 4 Waarom moet je de olie eerst in kleine druppels toevoegen? Vraag 5 Wat is de functie van peper in de mayonaise? Vraag 6 Mayonaise is een emulsie, wat betekent dat? 10

11 Theorie en aanwijzingen Azijn bestaat grotendeels (meestal meer dan 95%) uit water. Water en olie mengen normaal niet: ze stoten elkaar af. Als je probeert olie en water te mengen krijg zal je zien dat er een laag olie en een laag water ontstaan. Zou je nu goed roeren of schudden dan zullen olie en water wel even mengen, maar nadat je stopt met roeren scheiden zich al weer snel twee lagen af. Een mengsel van twee vloeistoffen die normaal gesproken niet mengen noemen we een emulsie. Om te zorgen dat deze stoffen toch mengen gebruiken we een emulgator. Een emulgator zorgt dat de ene vloeistof in de vorm van kleine druppels in de andere wordt verdeeld en niet weer heel makkelijk uit elkaar valt in twee lagen. Zo'n emulgator bestaat uit bijzondere moleculen. De ene kant van het molecuul past goed bij water en zou daar goed mee mengen, de andere kant van het molecuul past goed bij olie en zou daar goed mee mengen. We noemen dit respectievelijk hydrofiel en lipofiel. Hydrofiel betekent 'houdt van water', lipofiel betekent 'houdt van vet'. Als je een emulsie maakt van azijn (water), een geschikte emulgator en olie dan wordt de azijn in heel kleine druppels in de olie verdeeld. De emulgatormoleculen passen het beste op het grensvlak van water en olie: het hydrofiele deel van het molecuul aan de kant van de waterdruppels en het lipofiele deel aan de kant van de oliedruppels. Olie en water maken geen direct contact en stoten elkaar niet af. Nu heb je een emulsie die stabiel is: water en olie blijven gemengd. Voorbeelden van emulsies in het dagelijks leven zijn onder andere mayonaise, crème en melk. 11

12 6. Oppervlakte-actief (incompleet) 7. ph-indicatoren (incompleet) 12

13 8. Thee experimenten Als je een theezakje in heet water hangt dan kleurt het water bruin, hoe kan dat? Als je een gebruikt theezakje nog eens gebruikt krijg je nog een keer thee, maar deze thee is niet gelijk aan de thee van de eerste keer. Wat is het verschil en hoe verklaar je dat? Theorie en aanwijzingen Thee of koffie zetten heet in chemische taal extractie, je extraheert stoffen (theeblaadjes, koffiebonen) en het resultaat (thee of koffie) noem je een extract. Extractie is een scheidingsmethode, in het geval van thee zetten haal je de stoffen die in heet water oplossen grotendeels uit de theeblaadjes. door te filtreren (met een theezakje, koffiefilter of theezeefje) zorg je dat de niet oplosbare stoffen achter blijven. In je extract zitten alleen de opgeloste stoffen. Extraheren betekent dat je met een oplosmiddel bepaalde stoffen uit een andere stof isoleert. Het oplosmiddel is meestal een vloeistof (in dit geval heet water), maar kan ook een gas zijn. De stof die je extraheert (hier theeblaadjes) is meestal een vaste stof, maar het kan ook een vloeistof zijn. Thee was vroeger een zeer dure drank, alleen weggelegd voor de allerrijksten. Gelukkig kunnen we er nu experimenten mee doen. Het zetten van thee lijkt op extractie zoals een chemicus ook wel moet doen: je haalt de smaak uit de thee en lost deze op in water. Thee smaakt een beetje zuur doordat er looizuur in zit. Als je looizuur met ijzerverbindingen laat reageren ontstaat een schrijfinkt. 13

14 9. Verdikken met maiszetmeel Wat gebeurt er bij het eerste experiment als je roert? Wat gebeurt er bij het eerste experiment als je het mengsel snel of langzaam indrukt? Vraag 3 Wat zou er gebeuren als je meer (bijvoorbeeld twee keer zoveel) water gebruikt bij experiment 1? Vraag 4 Waarom moet je bij experiment 2 de inhoud van de pan roeren tijdens het verwarmen? Theorie en aanwijzingen Maïzena bestaat uit zetmeel. Zetmeel bestaat uit langgerekte moleculen. Omdat de moleculen zo lang zijn kan je er bijzondere dingen mee doen, zoals je in deze twee experimenten hebt gezien. Het mengsel uit experiment 1 lijkt wel wat op drijfzand, het is vloeibaar, maar door snel indrukken wordt het vast omdat de vaste deeltjes in het mengsel tegen elkaar botsen. Verdikking van een maïszetmeelpapje wordt veroorzaakt door een drietal na elkaar optredende fases: - Hydratatie van de maïszetmeel waarbij een sol ontstaat - De amylose lost op bij hogere temperaturen, amylopectinedeeltjes zwellen op en verdelen zich in de oplossing - Door vorming van waterstofbruggen ontstaat een gel 14

15 10. Vlekkenparade Eén van de zeven reinigende stoffen die je kan gebruiken mengt niet met water, welke is dat? Twee van de zeven reinigende stoffen die je kan gebruiken zijn een poeder. Hoe moet je dat gebruiken? Vraag 3 Wat is het verschil tussen oplossen en chemisch wijzigen? Vraag 4 Resten aceton en wasbenzine moeten op een speciale manier worden afgevoerd en mogen niet zomaar worden weggespoeld, waarom? Vraag 5 Robin probeert de lippenstiftvlek te verwijderen, maar het wordt alleen maar erger, het hele lapje wordt gekleurd, wat zou er mis kunnen gaan (geef minstens drie antwoorden)? 15

16 Theorie en aanwijzingen Er zijn grofweg twee manieren om een vlek te verwijderen: je kan een oplosmiddel gebruiken en de vlek hierin oplossen of je kan de chemische structuur van de vlek veranderen. Door de chemische verandering kan het zijn dat de vlek niet meer opvalt. Neem bijvoorbeeld een rode vlek van een viltstift op een wit T-shirt, je zou kunnen proberen de inkt op te lossen door het shirt in veel water te spoelen (waarbij het water de inkt oplost), maar je kan ook proberen de rode kleur chemisch te veranderen in een witte kleur: witte inkt op een wit T-shirt zie je niet. Een beetje van beide kan ook: het kan zijn dat je de vlek eerst chemisch verandert en dan door deze chemische verandering beter kan oplossen in een oplosmiddel. Oplossen Bij het kiezen van een oplosmiddel moet je bedenken dat er niet voor elke stof een oplosmiddel is. Voor een baksteen bijvoorbeeld is er geen oplosmiddel, tenzij dit middel de chemische structuur van de baksteen aantast. Oplosmiddelen kan je grofweg in drie groepen verdelen: 1. Oplosmiddelen die wel met water, maar niet met olie mengen 2. Oplosmiddelen die wel met olie, maar niet met water mengen 3. Oplosmiddelen die met zowel een beetje met olie als een beetje met water mengen Een goed voorbeeld uit de eerste groep is water, misschien wel het meest gebruikte oplosmiddel. Een voorbeeld uit groep twee is wasbenzine. Ammonia, aceton en water met zeep passen in de derde groep. Chemisch veranderen Schoonmaakazijn kan je gebruiken voor het verwijderen van kalkaanslag. Kalk lost niet goed op in water, maar met azijn wordt kalk chemisch omgezet in andere stoffen die wel in water oplossen. Je kan eerst schoonmaakazijn gebruiken voor het chemisch veranderen van kalkaanslag en daarna water voor het oplossen van deze chemisch veranderde kalkaanslag. Blekende stoffen, zoals de ontkleurder en het oxipoeder veranderen meestal alleen de kleur van de vlek, maar als je het lang laat inwerken kunnen er gaten in kleren vallen. Dat is ook een van de redenen dat er zoveel verschillende schoonmaakmiddelen worden gebruikt, het is niet zo dat elk middel in elke situatie werkt. 16

17 11. Water aantonen Het kopersulfaat is eerst blauw, dan weer wit, dan weer blauw, hoe kan dat? In welke geteste producten zit water, hoe kan je dat zien? Vraag 3 Wat gebeurt er met blauw kopersulfaat als je het verwarmt? Verklaar. Vraag 4 Er zijn een boel zouten die kristalwater inbouwen, waarom is juist kopersulfaat zo geschikt om hier te gebruiken? Vraag 5 Kopersulfaat mag je niet zomaar in de vuilnisbak of gootsteen gooien, waarom? Theorie en aanwijzingen Kopersulfaat pentahydraat is een stof die kristalwater bevat, 'pentahydraat' betekent dat er per deeltje kopersulfaat vijf (penta) delen water (hydraat) in de stof zitten. Als je dat water er uit haalt is de stof wit. Alleen water kan zorgen dat dit witte kopersulfaat anhydraat (anhydraat, dat betekent 'zonder water') weer blauw wordt. 17