Col de lombarda y pH

Observación

Las personas, en nuestra vida cotidiana, estamos todos los días en contacto con gran cantidad de sustancias químicas (¿todo será química?). Los productos químicos pueden ser ácidos, básicos o neutros y en función de su naturaleza tendrán distintas propiedades. 

En este experimento, tomaremos una serie de productos de uso cotidiano y comprobaremos si son ácidos, básicos, o neutros, mediante el uso de un indicador. Un indicador es una sustancia química que toma diferentes colores dependiendo del pH

Todos los materiales empleados en este experimento, son accesibles y se pueden comprar fácilmente por lo que el alumno podría repetir la práctica en casa, pero siempre bajo la supervisión de un adulto.

Material y trabajo previo

Para preparar el agua de lombarda, se corta la verdura en trozos pequeños y se le vierte agua hirviendo. Después de media hora, se cuela la lombarda y se conserva el líquido. El agua dura al menos dos días en condiciones adecuadas para realizar el experimento.

Otra opción es cortar la hoja de la col lombarda en trocitos pequeños echándola en un mortero. Se vierte el etanol en el mortero y cuando el alcohol quede coloreado por la lombarda se conserva el líquido obtenido.

Todos los materiales que usaremos serán estos:

• Col lombarda
• Vasos, tijeras y colador
• Mortero
• Alcohol 96º
• Distintas sustancias caseras incoloras: salfumán, zumo de limón, vinagre, agua, bicarbonato, amoniaco, sosa, gaseosa, tónica, lejía...

Práctica

Se vierte una pequeña cantidad de agua de lombarda en 7 tubos de ensayo o en 7 vasos diferentes. 

Sobre cada vaso, se añade una pequeña cantidad de cada sustancia.

Se observan los diferentes cambios de color que se producen al añadir distintas sustancias.

Resultados

Algunas sustancias cambiaron el color del agua de lombarda a tonos rojos, mientras que añadiendo otras el color tornó a verde o amarillo. Otras sustancias no provocaron cambios en el agua de lombarda.

Hipótesis 

• H1. ¿Qué sustancias hay en el extracto de col de lombarda que interaccionan con las sustancias añadidas?
• H1. ¿Qué hace diferente a las sustancias "caseras incoloras" que hemos añadido?

Investigación sobre la documentación existente ( a saberse )

1. pH de las sustancias añadidas. Para saber si una sustancia es ácida o básica se utiliza una escala llamada escala de pH, esta escala tiene valores entre 1 y 14.

• Las sustancias que cambiaron el color del agua de lombarda a tonos rojos son ácidas. Este tipo de sustancias tienen un pH < 7, cuanto más pequeño es el valor del pH, más ácida es la sustancia.

• Por el contrario, las sustancias que cambiaron el color del agua de lombarda a verde o amarillo son básicas y tienen un pH > 7. Análogamente, cuanto mayor es el valor del pH más básica es la sustancia.

• Las sustancias que no provocan cambios en el color del agua de lombarda son neutras, es decir, su pH = 7.

2. Indicadores en el extracto de col de lombarda. El agua de lombarda contiene sustancias que actúan como indicadores y se llaman antocianinas.  En particular se han detectado hasta 36 antocianinas diferentes.

Las antocianinas son moléculas orgánicas hidrosolubles (¿qué será esto? ¿será importante?) que se encuentran en las vacuolas de las células vegetales y que aportan el color rojo, púrpura o azul a hojas, flores o frutos. 

Las antocianinas están ampliamente presentes en la naturaleza y que debes incorporarlos a tu dieta. Podemos encontrarlas en frutos (moras, zarzamoras, frambuesas, fresas, arándanos, saúcos, grosellas, cerezas, ciruelas, uvas negras o manzanas rojas), en flores y hojas de muchísimas plantas y en tubérculos y hortalizas (remolacha y col lombarda, entre otros). Las antocianinas son sustancias antioxidantes, por lo que se les atribuye una cierta actividad anticancerígena, y beneficios en las funciones cerebral y cardiaca.

Un indicador cambia de color según esté en presencia de una sustancia ácida o básica. El agua de lombarda tiene un color diferente dependiendo del pH, ya que el indicador que contiene cambia su formulación, es decir, se transforma en una sustancia diferente. 

En nuestro caso, las antocianinas son moléculas que modifican su estructura en función de la cantidad de protones presentes en la disolución. Al cambiar su estructura también lo hace su color, mostrando una amplia gama de tonos desde el rojo, pasando por el violeta o el azul e incluso el amarillo

3. Reacción química ácido-base. Cuando un ácido reacciona con una base, ambos pierden sus propiedades, es decir sus propiedades se neutralizan (¿qué importancia puede tener esta palabra?). Esto es debido a que los ácidos y las bases se transforman en otras sustancias, produciéndose la siguiente reacción química:

Ácido + Base --> Sal + agua

Tareas. Ahora te toca a ti...

Elabora un informe con las respuestas a estas actividades. Será evaluado.

Actividad 1. Comprobación de hipótesis. Una vez que hayas estudiado la "teoría anterior", responde a estas dos hipótesis 

• H1. ¿Qué sustancias hay en el extracto de col de lombarda que interaccionan con las sustancias añadidas?
• H1. ¿Qué hace diferente a las sustancias "caseras incoloras" que hemos añadido?

Actividad 2. 

Las antocianinas son una familia de sustancias "hidrosolubles". ¿Qué significa esto? ¿Tiene algo que vez con el color del extracto de col de lombarda? ¿Habrá antocianinas en el extracto? Explica los motivos.

Actividad 3. Ahora tienes que usar una tira de papel de tornasol, que es sólo papel impregnado de muchos indicadores diferentes. 

Colócate unos guantes de vinilo en ambas manos. Con una varilla de vidrio limpia y seca, toca una de las sustancias caseras que hemos usado y a continuación toca el papel de tornasol. Repite la operación con todas. Ahora empareja de modo aproximado un pH a cada una de las "sustancias caseras incoloras" comparando con el color de la escala.

• pH=2    pH=3    pH=4    pH=7    pH=8    pH=9    pH=10
• Sosa cáustica, agua, zumo de limón, salfumán, bicarbonato, vinagre, amoniaco.

Dime de la más ácida a la más básica las sustancias caseras que hemos empleado.

Actividad 4. Si has entendido la reacción química que tiene lugar entre las sustancias caseras y el extracto de col de lombarda, sabrás decirme si estas frases con verdaderas o falsas, y por supuesto el ¿por qué?:

• El cambio de color del extracto de col se llama tinción
• El cambio de color del extracto de col se llama dilución
• El cambio de color del extracto de col se llama viraje
• El cambio de color del extracto de col se produce por un fenómeno físico (como pintar una pared)
• Las sustancias caseras neutralizan a algunas de las antocianinas y desaparecen ya que se transforman en otras sustancias diferentes.
• Las antocianinas de la col de lombarda reaccionan entre si cambiando de color y las sustancias caseras incoloras no aportan nada ya que no tienen color ninguno, y por tanto no tiñen.
• Entre cada una de las sustancias caseras y los indicadores de la col de lombarda ha ocurrido una reacción química que hace que la col de lombarda cambie de color.

Actividad 5. Busca en la Red (Al menos un par de párrafos y algunas imágenes que sirvan de pruebas o evidencias):

• Ejemplos en los que el pH influye en el sabor de los alimentos (al menos 4-5)
• Cuando tenemos "acidez de estómago" tomamos "sal de frutas". Investiga qué efecto la "sal de frutas" buscando en la Red su composición química.
• Ejemplos de productos cosméticos (jabón, champú...) que tiene un pH neutro. Valen marcas...¿Por qué es importante que tengan pH neutro?
• Información sobre el color de las hortensias y el pH del suelo. (Al menos un par de párrafos y algunas imágenes que sirvan de pruebas o evidencias)

Actividad 6. Escribe al menos tres razones por las que tengamos que seguir una dieta en la que incorporemos antocianinas. ¿Qué tienen en común todos ellos? ¿Son alimentos de cultivo cercano? ¿Cuál de todos ellos es el más barato y de cultivo cercano? ¿Los has probado todos? ¿Cuál te gustó y cuál no? Por qué.