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Tuffiamoci nello studio della vita e degli organismi viventi con una nuova serie di esperimenti di biologia per bambini! Questi sono tutti facili e semplici da fare a casa o in classe, e tutti sono liquidi o a base di acqua, quindi è probabile che tu abbia tutto il necessario a portata di mano per portare questi progetti scientifici alla vita. Esploreremo l’osmosi, la cromatografia, l’omogeneizzazione, la traspirazione, l’azione capillare e l’evaporazione.

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Osmosi degli orsetti gommosi

“Soluto” è un termine generale che si riferisce a una molecola disciolta in una soluzione. In una soluzione di acqua salata, per esempio, le molecole di sale sono i soluti. Più sale mettiamo nella soluzione, più aumentiamo la concentrazione dei soluti.

L’acqua si sposta da una zona con una concentrazione più bassa di soluti a una zona con una concentrazione più alta di soluti. Questo movimento di molecole d’acqua è chiamato “osmosi”. Per esaminare il processo di osmosi e osservare come funziona, possiamo guardare cosa succede agli orsetti gommosi quando vengono lasciati in ammollo in diverse soluzioni durante la notte.

Di cosa hai bisogno:

• Due contenitori come ciotole, tazze o barattoli
• Misurino
• Orsi gommosi
• Sale
• Acqua
• Ruler

Direzioni

1. Aggiungere ½ tazza di acqua a ciascuno dei due contenitori vuoti. Aggiungere 1 cucchiaino di sale in uno dei contenitori e mescolare bene.

1. Gettare un orso gommoso in ogni contenitore e lasciarlo 8 ore o una notte.

1. Osserva cosa è successo a ogni orso gommoso. Confronta gli orsi gommosi tra loro, e anche con un orso gommoso che non è stato lasciato in ammollo per una notte.

Cosa sta succedendo?

La concentrazione di soluti all’interno dell’orso gommoso è più alta della concentrazione di soluti nell’acqua normale. Di conseguenza, nel nostro esperimento, l’acqua è fluita nell’orso gommoso facendolo gonfiare, ed ecco perché l’orso gommoso è cresciuto durante la notte.

Lo stesso vale per l’orso gommoso posto nella soluzione di acqua salata. Tuttavia, la differenza di concentrazione del soluto non era così grande, quindi meno acqua scorreva nell’orso gommoso. In altre parole, c’è voluta meno acqua per bilanciare la concentrazione di soluto dentro e fuori l’orso gommoso. Così, l’orso gommoso nella soluzione di acqua salata è cresciuto meno dell’orso nella soluzione di acqua normale.

Puoi sperimentare con diverse concentrazioni di soluto per vedere come influisce sul risultato. Cosa succede quando aggiungi il doppio del sale al bagno d’acqua durante la notte? C’è una quantità di sale che può essere aggiunta per mantenere l’orso gommoso della stessa dimensione?

Esplorare la cromatografia

La cromatografia è una tecnica usata per separare i componenti di una miscela. La tecnica utilizza due fasi – una fase mobile e una fase stazionaria. Ci sono diversi tipi di cromatografia, ma in questo esperimento, vedremo la cromatografia su carta.

Nella cromatografia su carta, la fase stazionaria è la carta da filtro. La fase mobile è il solvente liquido che si muove sulla carta da filtro. Per questo esperimento, useremo l’inchiostro per pennarelli per esaminare come funziona la cromatografia.

Di cosa avrai bisogno:

• Tre contenitori trasparenti come bicchieri o barattoli
• Filtri per caffè
• Alcool per strofinare
• Olio vegetale
• Acqua
• Marcatore solubile in acqua, qualsiasi colore
• Pennarello, qualsiasi colore
• Ruler
• Matita

Direzioni

1. Segnare un contenitore con una “A,” un secondo contenitore con una “W,” e un terzo contenitore con una “O.” Riempi il fondo del contenitore “A” con alcol, il contenitore “W” con acqua e il contenitore “O” con olio vegetale. Assicurati che il liquido in ogni contenitore salga a non più di ½ pollice dal fondo.

1. Prendi tre filtri da caffè e misura 1 pollice dal fondo. Segna questo punto tracciando una linea con la matita. Fai un punto su questa linea con il pennarello idrosolubile. Fai lo stesso con il pennarello Sharpie.

1. Posiziona un filtro del caffè in ogni contenitore in modo che il fondo del filtro del caffè sia immerso nel solvente ma il solvente NON tocchi i punti di inchiostro del pennarello. Il solvente viaggerà su per il filtro del caffè e oltre i punti. Guarda cosa succede ai punti mentre il solvente si muove su di loro.

Cosa sta succedendo?

Il simile si dissolve come, quindi le sostanze interagiranno con i solventi che sono simili ad esso. L’inchiostro marker solubile in acqua è polare, quindi interagirà con fasi mobili polari come l’acqua e l’alcol. Quando un solvente non polare come l’olio vegetale si muove su di esso, non interagirà, e quindi non si muoverà.

L’inchiostro a pennarello è “permanente” nel senso che non può essere lavato via con acqua. Non è solubile in acqua. Quando l’alcool si muove sopra di esso, tuttavia, vediamo che l’inchiostro Sharpie interagisce con esso. Questo perché l’inchiostro Sharpie contiene alcool. Seguendo il principio del “simile si dissolve simile”, interagisce con l’alcool per frizioni.

Using Tie-Dyed Milk to Observe Homogenization

Le molecole in una soluzione tendono ad aggregarsi con altre molecole che hanno una carica simile. Le molecole di grasso, per esempio, si aggregano con altre molecole di grasso. Il latte è composto da diversi tipi di molecole, tra cui grasso, acqua e proteine. Per evitare che queste molecole si separino completamente per formare strati, il latte viene sottoposto a un processo chiamato omogeneizzazione.

Anche dopo aver subito l’omogeneizzazione, tuttavia, le molecole di grasso che galleggiano libere in soluzione si uniranno quando il latte viene lasciato indisturbato. Per visualizzare questo processo, e cosa succede quando queste molecole vengono disperse, possiamo usare coloranti alimentari e sapone per piatti.

Di cosa avrai bisogno:

• Latte intero
• Sapone per piatti
• 1 piccola ciotola
• Tamponi di cotone

Direzioni

1. Versa un po’ di latte in una piccola ciotola. Non hai bisogno di molto latte per questo, solo abbastanza per riempire il fondo della tua ciotola. Lascia che il latte si depositi in modo che la superficie del latte sia ferma prima di passare alla fase 2.

1. Aggiungi una goccia di colorante alimentare alla superficie del latte.

1. Impasta un batuffolo di cotone nel sapone per piatti e tocca la superficie del latte, direttamente adiacente alla goccia di colorante alimentare. Cosa succede al colorante alimentare?

Cosa succede?

Hai mai provato a mescolare olio e acqua? Le molecole di grasso nell’olio, proprio come quelle nel latte, sono “idrofobiche”, cioè non amano stare vicino a molecole cariche come l’acqua, e faranno di tutto per starne alla larga. Per ottenere questo, si raggruppano insieme. Poiché le molecole di grasso sono meno dense dell’acqua, i globuli di grasso galleggiano e formano uno strato sopra l’acqua. Nel nostro esperimento, abbiamo aggiunto del colorante alimentare a questo strato di globuli di grasso.

Il sapone da cucina è un detergente. Le molecole detergenti hanno un’estremità idrofoba e un’estremità idrofila. Per questo motivo, sono in grado di formare un ponte tra le molecole di grasso e le molecole d’acqua, causando la rottura e la dispersione dei globuli di grasso. Quello che vediamo quando aggiungiamo il sapone per i piatti è questa dispersione degli ammassi di grasso, portando il colorante alimentare con esso e risultando in un bel disegno tinto. Il risultato è più drammatico se si aggiungono diverse gocce di colorante alimentare e si include una varietà di colori.

Far viaggiare l’acqua per capillarità

Gli asciugamani di carta sono progettati per raccogliere rapidamente le fuoriuscite, assorbendo molto liquido con pochi fogli. Ma cos’è che rende gli asciugamani di carta così assorbenti? La risposta è, in parte, l’azione capillare.

In questo esperimento, osserveremo come l’azione capillare funziona per rendere efficienti gli asciugamani di carta. Usando nient’altro che asciugamani di carta e i principi che governano l’azione capillare, faremo viaggiare l’acqua da un contenitore all’altro.

Di cosa avrai bisogno:

• 3 contenitori (tazze o barattoli)
• Acqua
• Salviette di carta
• Colorante per alimenti

Direzioni

1. Allinea i tre contenitori. Riempire i due contenitori alle due estremità con circa ¾ di acqua. Aggiungere alcune gocce di colorante alimentare a ciascuno dei vasetti. Qualunque colore usiate dipende da voi, ma l’effetto funziona meglio se i due colori si combinano per fare un terzo colore. (Per esempio – giallo e blu fanno il verde.)

1. Piega un tovagliolo di carta in 4 nel senso della lunghezza. Metti un’estremità del tovagliolo di carta piegato in uno dei contenitori pieni di acqua colorata (assicurati che l’estremità sia immersa nell’acqua) e lascia l’altra estremità appesa nel contenitore vuoto. Ripetere usando un secondo tovagliolo di carta e il restante contenitore pieno.

1. Lasciare i contenitori per quattro ore. Controllali dopo 1 ora, 2 ore e 4 ore. Cosa vedi?

Cosa sta succedendo?

Gli asciugamani di carta sono altamente porosi. Questi pori funzionano come piccoli tubi, o capillari, per aspirare l’acqua. Due proprietà permettono che questo accada. La prima è l’adesione. Le molecole d’acqua sono attratte dalle pareti dei capillari e vi si “attaccano”. Questo è migliorato nel nostro esperimento perché gli asciugamani di carta sono fatti di molecole di cellulosa che sono molto attraenti per l’acqua. La seconda proprietà è la coesione. Alle molecole d’acqua piace attaccarsi l’una all’altra. Insieme, queste due proprietà permettono all’acqua di “viaggiare” lungo il tovagliolo di carta contro la gravità, muovendosi da un contenitore e cadendo nell’altro.

I tovaglioli di carta efficienti sono più porosi delle marche meno efficienti, dando loro un maggior grado di assorbenza. Tenendo conto di questo, come pensi che il progresso osservato in ogni punto del tempo sarebbe diverso se tu usassi asciugamani di carta di bassa qualità invece di quelli altamente assorbenti? Come ti aspetteresti che il colore nel vaso centrale cambi se usassi un tovagliolo di carta meno assorbente per far viaggiare l’acqua blu, e un tovagliolo di carta più assorbente per far viaggiare l’acqua gialla?

Osservazione dello xilema nel sedano

Tutte le piante hanno bisogno di acqua per sopravvivere. Per spostare l’acqua dal suolo ai germogli e alle foglie, le piante hanno sviluppato un sistema di trasporto dell’acqua. Questo sistema è chiamato “xilema”. Possiamo osservare il movimento dell’acqua attraverso il trasporto dello xilema mettendo dei gambi di sedano in acqua colorata. L’acqua colorata si muove attraverso il gambo e fino alle foglie, rendendo visibile il percorso dell’acqua attraverso questo sistema.

Di cosa hai bisogno:

• Un contenitore come un barattolo o un vaso
• Sedano
• Colorante alimentare
• Misurino
• Acqua

Direzioni

1. Aggiungere 1 tazza di acqua al contenitore vuoto. Aggiungere 2 gocce di colorante alimentare all’acqua (o quante ne servono per ottenere il colore desiderato) e mescolare bene per mescolare.

1. Scegliere un gambo di sedano che abbia foglie attaccate alla cima. Tagliare circa 1 pollice dalla parte inferiore del gambo.

1. Porre il gambo in posizione verticale nel contenitore, assicurandosi che la parte inferiore del gambo sia immersa nell’acqua.

1. Lasciare il sedano fuori durante la notte. Osserva cosa succede. Togli il sedano dall’acqua e aprilo per vedere meglio il percorso dell’acqua.

Cosa succede?

Le piante usano un sistema chiamato xilema per tirare su l’acqua dal terreno e trasportarla attraverso il germoglio fino alle foglie. Questo processo è passivo, il che significa che non richiede alcuna energia per avvenire. Ecco perché il sedano era in grado di tirare su l’acqua durante la notte. Il sedano ha tirato l’acqua colorata attraverso il suo gambo attraverso il sistema di trasporto dello xilema. L’acqua colorata ha viaggiato fino alle foglie, macchiandole.

Il sistema di trasporto xilematico può essere visto più chiaramente quando il sedano viene tagliato. L’acqua colorata macchia le cellule dello xilema, rendendole visibili.

Un fenomeno che guida il flusso di acqua attraverso una pianta è la traspirazione. La traspirazione è il nome dato al processo con cui l’acqua evapora dalle foglie di una pianta. Cosa pensi che succederebbe se ripetessimo l’esperimento usando un gambo di sedano a cui sono state tagliate le foglie? Prova e vedrai!

Come far piovere in casa

Una delle proprietà dell’acqua è che può esistere in diverse fasi. Può esistere come liquido, che è la forma che ci è più familiare, e può esistere anche come solido (ghiaccio), o come gas (vapore acqueo). In questo esperimento, porteremo l’acqua attraverso due delle sue fasi – liquido e gas. Osserveremo come la temperatura fa passare l’acqua da una fase all’altra. Questo ci permetterà di avere un’idea migliore di cosa succede all’acqua in natura e del ruolo che la temperatura gioca nel ciclo dell’acqua.

Di cosa avrai bisogno:

• Grande contenitore come un barattolo
• Un piatto di ceramica
• Acqua
• Ghiaccio

Direzioni

1. Scaldare circa otto tazze d’acqua fino a farla diventare fumante. Questo può essere fatto sul fornello o nel microonde, ma un fornello ti darà più controllo sul processo di riscaldamento.
2. Versa l’acqua nel barattolo fino a riempirlo completamente e lascia il barattolo a riposare per cinque minuti. Questo riscalderà il barattolo per l’esperimento. Dopo cinque minuti, scartare l’acqua.
3. Aggiungere abbastanza acqua riscaldata per riempire il barattolo circa a metà. Coprire l’apertura del barattolo con il piatto, assicurandosi che il vapore non possa uscire. Lasciar riposare il barattolo per 3 minuti. Osserva cosa succede all’acqua nel barattolo. Nota ogni cambiamento che vedi.
4. Dopo che sono passati 3 minuti, metti abbastanza ghiaccio sopra il piatto per coprirne la superficie. Guarda cosa succede al barattolo.

Cosa sta succedendo?

Il ciclo dell’acqua è responsabile della produzione della pioggia. L’acqua liquida evapora, inviando vapore acqueo nell’atmosfera. Quando il vapore acqueo raggiunge l’aria più fredda nell’atmosfera superiore, si condensa di nuovo in goccioline d’acqua, formando le nuvole. Se si condensa troppa acqua, o se la temperatura diventa più fredda, l’acqua condensata ricade sulla terra sotto forma di pioggia.

In questo esperimento, abbiamo replicato queste condizioni per produrre “pioggia”. In primo luogo, abbiamo lasciato che l’acqua riscaldata formasse vapore acqueo all’interno del barattolo. Il vapore acqueo ha riempito lo spazio tra la superficie dell’acqua e la piastra. Abbiamo poi aggiunto del ghiaccio al nostro piatto, iniziando un rapido calo di temperatura. La temperatura più bassa ha fatto condensare il vapore acqueo. Ciò era visibile sotto forma di goccioline d’acqua che si accumulavano e scorrevano lungo i lati del barattolo. È così che avviene la pioggia. Abbiamo fatto piovere dentro il nostro barattolo!

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