Θεματική ενότητα: Χημεία στο σπίτι

Θεματική ενότητα: Χημεία στο σπίτι Τα καθαριστικά του σπιτιού Προϊόντα Καθαρισμού Σε κάθε σπίτι υπάρχουν διάφορα προϊόντα καθαρισμού τα οποία χρησιμοποιούμε είτε για την προσωπική μας υγιεινή (οδοντόκρεμες, σαμπουάν, σαπούνια κτλ) είτε για να καθαρίσουμε το σπίτι μας (καθαριστικά για πατώματα, παράθυρα κτλ) ή διάφορα αντικείμενα (καθαριστικά για πιάτα, ασημικά, έπιπλα κτλ). Πρόκειται για εμπορικά προϊόντα καθαρισμού τα οποία προμηθευόμαστε συνήθως από σούπερ μάρκετ ή φαρμακεία και προσφέρουν εύκολη καθαριότητα. Τα εμπορικά προϊόντα καθαρισμού αποτελούνται από πλήθος χημικών ουσιών, άγνωστων στο ευρύ κοινό, που μπορεί να είναι και επικίνδυνες. Υπάρχουν τρόποι να καθαρίσουμε χωρίς να χρειάζεται να αγοράσουμε εμπορικά προϊόντα τα οποία και κοστίζουν και μπορεί να περιέχουν τοξικές ουσίες που βλάπτουν την υγεία του ανθρώπου αλλά προκαλούν και περιβαλλοντικά προβλήματα (ρύπανση υδάτων, δηλητηρίαση ψαριών κτλ). Έτσι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ως καθαριστικά, καθημερινά υλικά που υπάρχουν σε κάθε σπίτι, πετυχαίνοντας το ίδιο αποτέλεσμα, αν όχι καλύτερο σε σχέση με τα εμπορικά προϊόντα. Τα υλικά αυτά είναι φθηνότερα και ασφαλέστερα για την υγεία. Η ιστορία της οδοντόκρεμας Η οδοντόκρεμα χρησιμοποιείται από τον καιρό που οι Αιγύπτιοι (5000-3000 π.χ) πρώτοι έφτιαξαν μια κρέμα για τα δόντια αναμιγνύοντας τις στάχτες από τις οπλές βοδιών με σμύρνα, καμένα κελύφη αυγών, ελαφρόπετρα και νερό. Ο Ιπποκράτης επίσης συνιστά τον καθαρισμό των δοντιών με μαρμαρόσκονη. Με τα χρόνια οι άνθρωποι χρησιμοποίησαν ως οδοντόκρεμες «σκόνες δοντιών», που περιείχαν συστατικά όπως κάρβουνο σε σκόνη, κελύφη αυγών ή οστράκων σε σκόνη και αρωματικά συστατικά ή οδοντόκρεμες που περιείχαν σαπούνι και κιμωλία. Η δράση της οδοντόκρεμας Πάνω στην επιφάνεια των δοντιών δημιουργείται η οδοντική πλάκα από τα υπολείμματα των τροφών που συσσωρεύονται στο στόμα. Στην πλάκα αναπτύσσονται πολλοί τύποι μικροοργανισμών. Οι

μικροοργανισμοί στο στόμα μας τρέφονται από τα υπολείμματα των τροφών και παράγουν οξέα και πτητικές ενώσεις του θείου. Τα οξέα φθείρουν το σμάλτο των δοντιών και δημιουργούν κοιλότητες ενώ οι πτητικές ενώσεις του θείου προσδίδουν στην ανάσα άσχημη οσμή. Στα πρώτα στάδια η οδοντική πλάκα είναι μαλακή και μπορεί να αφαιρεθεί με το βούρτσισμα των δοντιών. Σταδιακά μεγαλώνει γίνεται πιο σκληρή και σχηματίζεται πέτρα. Η πέτρα των δοντιών μπορεί να αφαιρεθεί μόνο από οδοντίατρο. Η οδοντόκρεμα δρα σε συνδυασμό με το βούρτσισμα και καθαρίζει τα δόντια ενώ απομακρύνει και τα βακτήρια της πλάκας. Η οδοντόκρεμα θα πρέπει να έχει λειαντική δράση για να απομακρύνει τους λεκέδες και την οδοντική πλάκα, αλλά όχι μεγάλη σκληρότητα για να μην φθείρει το σμάλτο των δοντιών. Η σκληρότητα μετριέται με μια κλίμακα που ονομάζεται κλίμακα Mohs. Το σμάλτο δοντιών είναι αρκετά σκληρό (5.5-7.0 βαθμοί Mohs) αλλά μπορεί να φθαρεί από ένα σκληρότερο λειαντικό. Μπορούμε να ελέγξουμε την οδοντόκρεμα βλέποντας εάν γρατσουνίζει το γυαλί το οποίο έχει σκληρότητα 5.5. Η οδοντόκρεμα πρέπει να έχει σκληρότητα κάτω από 5.5 και επομένως να μη γρατσουνίζει το γυαλί. Η σύσταση της οδοντόκρεμας Η οδοντόκρεμα αποτελείται από μια στερεά φάση (ένα λειαντικό ή μείγμα λειαντικών) που αιωρείται σε μια υγρή φάση. Προστίθεται επίσης ένα μικρό ποσοστό απορρυπαντικού ώστε να σχηματίζεται αφρός. Σήμερα οι οδοντόκρεμες του εμπορίου αποτελούνται από πάρα πολλά συστατικά. Κάθε εταιρία που παράγει οδοντόκρεμες κρατάει κρυφή τη συνταγή. Επομένως είναι άγνωστη η ακριβής σύσταση της κάθε οδοντόκρεμας. Γνωρίζουμε όμως τις κατηγορίες των ενώσεων που περιέχουν οι οδοντόκρεμες και αυτές είναι οι παρακάτω: 1. Λειαντικά: Τα λειαντικά δίνουν στην οδοντόκρεμα την ικανότητα καθαρισμού. Έχουν κοκκώδη υφή και με τη βοήθεια της οδοντόβουρτσας, απομακρύνουν από τα δόντια λεκέδες και την οδοντική πλάκα με μηχανικό τρόπο. Η μαγειρική σόδα είναι ένα ήπιο λειαντικό και βοηθά να διατηρηθεί ελαφρά βασικό περιβάλλον στο στόμα. Το μαγειρικό αλάτι έχει επίσης λειαντική δράση. 2. Απορρυπαντικά/καθαριστικά: Τα απορρυπαντικά δημιουργούν τον αφρό που δημιουργείται με κάθε οδοντόκρεμα. Ο αφρός διατηρεί την οδοντόκρεμα στο στόμα μας καθώς βουρτσίζουμε. 3. Υγροσκοπικές ουσίες (όπως η γλυκερίνη): Οι υγροσκοπικές ουσίες προσφέρουν την υφή και συνοχή στην οδοντόκρεμα και διατηρούν την υγρασία της οδοντόκρεμας ώστε να μην ξεραθεί. 4. Φθοριούχα (όπως φθοριούχο νάτριο): Τα φθοριούχα αποτελούν πιθανότατα το σημαντικότερο συστατικό της οδοντόκρεμας. Τα φθοριούχα ενσωματώνονται στο σμάλτο των δοντιών κάνοντας

τα δόντια πιο ανθεκτικά στα οξέα που παράγονται από τα βακτήρια της στοματικής κοιλότητας, αλλά και από τα οξέα που περιέχονται σε χυμούς και σε αρκετά τρόφιμα. 5. Συντηρητικά: Τα συντηρητικά δεν επιτρέπουν την ανάπτυξη παθογόνων μικροοργανισμών στην οδοντόκρεμα. Η μαγειρική σόδα δρα και ως συντηρητικό. 6. Αρωματικές ουσίες: Οι αρωματικές ουσίες βελτιώνουν τη γεύση και καλύπτουν τη γεύση των περισσότερων απορρυπαντικών. 7. Γλυκαντικές ύλες: Οι γλυκαντικές ύλες βελτιώνουν τη γεύση. 8. Χρωστικές ύλες: Οι χρωστικές ουσίες προστίθενται για να αποκτήσει η οδοντόκρεμα ελκυστικό χρώμα. 9. Λευκαντικά: Η οδοντόκρεμα περιέχει συνήθως συστατικά που μπορούν να καθαρίσουν λεκέδες από έγχρωμες ουσίες που έχουν απορροφηθεί στα δόντια από τις τροφές. Το οξυζενέ (υπεροξείδιο του υδρογόνου) χρησιμοποιείται ως λευκαντική ουσία σε οδοντόκρεμες, προϊόντα λεύκανσης δοντιών, απολυμαντικά, και προϊόντα για πλύσεις στόματος. Καθαρισμός μαυρισμένων ασημικών Όλοι έχουμε παρατηρήσει ότι ασημένια αντικείμενα, όπως επάργυρα μαχαιροπίρουνα και ασημένια κοσμήματα, με τον καιρό «μαυρίζουν». Αυτό συμβαίνει γιατί ο άργυρος (το ασήμι) αντιδρά με το θείο και με ενώσεις του θείου και σχηματίζεται μια ουσία που έχει μαύρο χρώμα (ο θειούχος άργυρος - Ag 2 S). Όταν η ουσία αυτή καλύπτει την επιφάνεια του ασημένιου αντικειμένου αυτό θαμπώνει και σκουραίνει. Προϊόντα που βρίσκονται σε κάθε σπίτι και που περιέχουν ενώσεις του θείου είναι η μαγιονέζα, το βρασμένο αυγό, η μουστάρδα και τα λαστιχάκια. Το μαύρισμα των ασημένιων αντικειμένων στην ατμόσφαιρα οφείλεται στην αντίδραση του ασημιού με ένα αέριο της ατμόσφαιρας (το υδρόθειο - H 2 S). Το υδρόθειο είναι ένα αέριο που παράγεται από κάποιες βιομηχανικές διεργασίες αλλά και κατά την αποικοδόμηση της οργανικής ύλης που περιέχει ενώσεις θείου. Το ασήμι μπορεί να επανακτήσει την προηγούμενη λαμπρότητά του με την αφαίρεση του στρώματος του μαύρου του θειούχου αργύρου από την επιφάνεια του. Υπάρχουν δύο τρόποι να αφαιρεθεί αυτό το στρώμα του θειούχου αργύρου. Ένας τρόπος είναι να απομακρυνθεί μηχανικά το στρώμα από την επιφάνεια του αντικειμένου (στίλβωση). Οι στιλβωτικές ουσίες που περιέχουν ένα λειαντικό γυαλίζουν το ασήμι με τρίψιμο και μαζί με το θειούχο άργυρο απομακρύνουν και μέρος από το ασήμι. Ένα άλλο είδος εμπορικού προϊόντος (υγρό) αφαιρεί τo «μαύρισμα» διαλύοντας το θειούχο άργυρο. Τα προϊόντα αυτά

χρησιμοποιούνται με δύο τρόπους: α) με βύθιση του ασημένιου αντικειμένου στο υγρό, ή β) τρίβοντας το ασημένιο αντικείμενο με ένα ύφασμα εμποτισμένο στο υγρό και μετά ξέπλυμα. Και αυτά τα στιλβωτικά προϊόντα αφαιρούν επίσης μέρος από το ασήμι. Ένας δεύτερος τρόπος είναι να «αντιστραφεί» η παραπάνω χημική αντίδραση και να μετατραπεί ο θειούχος άργυρος σε άργυρο. Στην πρώτη μέθοδο, κάποια ποσότητα από το ασήμι αφαιρείται στο στάδιο της στίλβωσης. Αντίθετα, με τη δεύτερη μέθοδο το ασήμι παραμένει στη θέση του. Η μέθοδος αφαίρεσης της αμαύρωσης που χρησιμοποιείται σε αυτή την δραστηριότητα, βασίζεται στο δεύτερο τρόπο καθαρισμού μαυρισμένων αντικειμένων. Η χημική αντίδραση που πραγματοποιείται είναι γνωστή ως αναγωγή του αργύρου, κατά την οποία, η μαυρίλα (ο θειούχος άργυρος) μετατρέπεται σε καθαρό άργυρο (ασήμι). Με τον τρόπο αυτό δεν αφαιρείται ασήμι από το ασημένιο αντικείμενο. Πολλά άλλα μέταλλα εκτός από το ασήμι σχηματίζουν ενώσεις με το θείο. Μερικά από αυτά, όπως το αλουμίνιο (ή αργίλιο), είναι πιο δραστικά από το ασήμι. Σε αυτή τη μέθοδο καθαρισμού, η μαυρίλα (ο θειούχος άργυρος) αντιδρά με το αλουμίνιο. Στην αντίδραση, «σπάει» η ένωση του θείου με τον άργυρο (ασήμι) καθώς το θείο «προτιμά» να ενωθεί με το πιο δραστικό μέταλλο αργίλιο (αλουμίνιο) σχηματίζοντας τη νέα χημική ένωση θειούχο αργίλιο. Έτσι ο άργυρος (ασήμι) ελευθερώνεται και το ασημένιο μέταλλο είναι και πάλι καθαρό (δηλαδή όχι ενωμένο με θείο). Η αντίδραση μεταξύ της μαυρίλας (θειούχου αργύρου) και του αλουμινίου πραγματοποιείται όταν τα δύο σώματα βρίσκονται σε επαφή ενώ είναι βυθισμένα σε ένα διάλυμα μαγειρικής σόδας. Η αντίδραση γίνεται γρηγορότερα όταν το διάλυμα είναι ζεστό. Το θείο μεταφέρεται μέσω του διαλύματος από το ασήμι στο αλουμίνιο. Το θειούχο αργίλιο μπορεί να προσκολληθεί στο αλουμινόχαρτο ή μπορεί να σχηματίσει μικροσκοπικές υποκίτρινες νιφάδες στον πυθμένα του δοχείου. Το ασήμι και το αλουμίνιο πρέπει να είναι σε επαφή μεταξύ τους, επειδή ασθενές ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Αυτός ο τύπος αντίδρασης, που περιλαμβάνει ηλεκτρικό ρεύμα, ονομάζεται ηλεκτροχημική αντίδραση. Αντιδράσεις αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες για να παραγάγουν ηλεκτρική ενέργεια. Πηγή: http://www.chemistry-is.eu/

Δραστηριότητα: Παρασκευάστε τη δική σας οδοντόκρεμα Περιγραφή και σκοπός της δραστηριότητας Στη δραστηριότητα αυτή παρουσιάζεται μια μέθοδος παρασκευής οδοντόκρεμας, χρησιμοποιώντας υλικά που είτε διαθέτουμε στο σπίτι μας, είτε μπορούμε εύκολα να τα προμηθευτούμε από ένα σούπερ μάρκετ. Στο τέλος συγκρίνουμε τη δράση της σπιτικής οδοντόκρεμας με μια κοινή οδοντόκρεμα του εμπορίου. Σκοπός της δραστηριότητας είναι να κατανοήσουμε ότι μπορεί να παρασκευαστεί εύκολα στο σπίτι, από καθημερινά υλικά, ένα ανάλογο προϊόν με ένα τυποποιημένο, βιομηχανικά παρασκευασμένο, και ότι η δράση του δε θα διαφέρει πολύ από αυτήν ενός εμπορικού προϊόντος. Όργανα και συσκευές 1 πλαστικό κύπελλο 1 γυάλινο ποτήρι 1 φλιτζάνι 1 κουταλάκι του γλυκού 1 σταγονόμετρο χαρτοπετσέτες 1 μαρκαδόρος μαύρος ανεξίτηλος 1 οδοντόβουρτσα Υλικά 1 αυγό (λευκό) χρωστικές μαγειρικής (ή καφέ, ή τσάι ή χυμούς) ξίδι γλυκερίνη οδοντόκρεμα εμπορίου νερό μαγειρική σόδα οξυζενέ / Διάλυμα H 2 O 2 (3%) αλάτι αρωματικά έλαια Πορεία μεθόδου Α. Ετοιμάζοντας το αυγό 1. Σε ένα γυάλινο ποτήρι βάζουμε μισό φλιτζάνι βραστό νερό και προσθέτουμε 1 κουταλιά του γλυκού ξύδι και 20 σταγόνες χρωστικής (μπλε κατά προτίμηση) 2. Βράζουμε για αρκετή ώρα ένα αυγό και μετά το βυθίζουμε στο έγχρωμο διάλυμα έτσι ώστε να χρωματιστεί πλήρως (περίπου 10 λεπτά, για καλύτερα αποτελέσματα το αφήνουμε μια μέρα). 3. Απομακρύνουμε το αυγό από το διάλυμα και το τοποθετούμε σε χαρτοπετσέτες για να στεγνώσει. 4. Αφού στεγνώσει την φυλάσσουμε στο ψυγείο μέχρι να παρασκευάσουμε την οδοντόκρεμα.

Β. Παρασκευή της οδοντόκρεμας 5. Σε πλαστικό ποτήρι προσθέτουμε 14 g μαγειρικής σόδας και 3 g μαγειρικό αλάτι και ανακατεύουμε καλά. 6. Προσθέτουμε 5,3 ml γλυκερίνης, 3,6 ml υπεροξείδιο του υδρογόνου και 3 σταγόνες αρωματικά έλαια για ευχάριστη γεύση στο μίγμα αλάτι σόδα και ανακατεύουμε πάρα πολύ καλά. Το μίγμα που προκύπτει θα είναι αρκετά παχύρευστο. 7. Με σταγονόμετρο ρίχνουμε σταγόνες νερού στο μίγμα ενώ παράλληλα ανακατεύουμε. Όταν το μίγμα αποκτήσει υφή και συνοχή που μοιάζει με αυτήν της οδοντόκρεμας του εμπορίου σταματάμε. 8. Με μαύρο ανεξίτηλο μαρκαδόρο χαράσσουμε στο αυγό μια γραμμή ώστε να το χωρίζει στη μέση. Σημειώνουμε το γράμμα Σ (σπιτική οδοντόκρεμα) στο ένα μισό και το γράμμα Ε (οδοντόκρεμα εμπορίου) στο άλλο. 9. Τοποθετούμε μικρή ποσότητα οδοντόκρεμας εμπορίου στην οδοντόβουρτσα και τρίβουμε για λίγο την επιφάνεια του αυγού που είναι σημειωμένη με Ε. Δέκα κινήσεις μπρος πίσω είναι αρκετές. Θα παρατηρήσουμε ότι το αυγό καθαρίζει από το χρώμα. 10. Καθαρίζουμε καλά με νερό το αυγό και την οδοντόβουρτσα. 11. Τοποθετούμε μικρή ποσότητα σπιτικής οδοντόκρεμας στην οδοντόβουρτσα και τρίβουμε για λίγο την επιφάνεια του αυγού που είναι σημειωμένη με Σ. Δέκα κινήσεις μπρος πίσω είναι αρκετές. Πάλι θα παρατηρήσουμε ότι το αυγό καθαρίζει από το χρώμα. 12. Τέλος τοποθετούμε ξεχωριστά μικρή ποσότητα από κάθε οδοντόκρεμα στα δάχτυλα μας για να δούμε ποια έχει πιο τραχιά υφή. Πηγή: http://www.chemistry-is.eu/ ΕΚΦΕ ΗΛΕΙΑΣ Επιμορφωτική συνάντηση καθηγητών ΠΕ04 Αμαλιάδα, 13/2/2017 Πύργος 20/2/2017 Επιμέλεια-Διασκευή: Νίκη Κατσιάπη, ΠΕ04.05 MEd - PhD