26/12/11

Χιονισμένα πειράματα

Χιονισμένα πειράματα
Οι νιφάδες του χιονιού είναι ένα κρυσταλλικό θαύμα της φύσης που, ευτυχώς για τα παιδιά, μπορείτε να αναπαράγετε και εντός σπιτιού.
Eνα από τα πολλά ωραία που «μας τελειώνουν» στην εποχή που ζούμε είναι η σιγουριά του χιονιού την περίοδο Χριστουγέννων - Πρωτοχρονιάς. Φυσικά - ή «αφύσικα» - υπαίτιος θεωρείται η προϊούσα κλιματική αλλαγή, που έχει κάνει τις γνωστές μας «τέσσερις εποχές»... αγνώριστες. Αλλά ακόμη κι αν έξω από το σπίτι πέσει χιόνι, τα παιδιά δεν μπορούν να το φέρουν μέσα και να «χιονίσουν» τα στολίδια του χριστουγεννιάτικου δέντρου τους. Τη λύση έδωσαν βέβαια τα γνωστά πλαστικά παρασκευάσματα Made in China, αλλά η μαγεία του φυσικού έχει χαθεί.
Οι σκέψεις αυτές, μαζί με τον γνωστό προβληματισμό των γονιών για το πώς θα ξανακάνουν την περίοδο των γιορτών ζωντανή και ενδιαφέρουσα για τα παιδιά τους, οδήγησαν στην πρότασή μας για «πειράματα κατ’ οίκον» που θα δημιουργήσουν χιόνι και κρυστάλλους. Εμπνευσή μας είναι η - τόσο παραμελημένη από το εκπαιδευτικό μας σύστημα - χημεία και υλικά μας τα εύκολα ευρισκόμενα γύρω μας. Θα παραθέσουμε στη συνέχεια μια σειρά πειράματα «χριστουγεννιάτικης πλάκας», αφού όμως πρώτα σας διηγηθούμε την κρυφή ιστορία της πηγής όλων των «μαγικών» συστατικών που χρησιμοποιήσαμε.

Οι τρεις «μάγοι με τα χιόνια»

Οι Ευρωπαίοι που από τα χρόνια της αρχαιότητας επισκέπτονταν την Αίγυπτο έμεναν εκστατικοί με το γαλαζωπό χρώμα κάποιων μνημείων της. Οταν ρωτούσαν πώς το κατάφερναν, έπαιρναν την απάντηση «το φέρνουμε από μακριά». Αυτή η μακρινή προέλευση έγινε προσιτή όταν ο στρατός του Μεγάλου Αλεξάνδρου κατέλαβε τη Βακτρία (το σημερινό Αφγανιστάν). Βρήκαν τότε ότι το πολύτιμο χρώμα έβγαινε εκεί, από το τρίμμα ενός ηφαιστειογενούς πετρώματος.

Τη σκυτάλη της εμπορίας του πανάκριβου αυτού υλικού - που κάποτε έφθανε να είναι ακριβότερο από τον χρυσό - παρέλαβαν από τους Ελληνες οι Ρωμαίοι και αργότερα οι Γενουάτες και οι Ενετοί. Το ονόμασαν λάπις λάζουλι (lapis lazuli), ήτοι «λίθος γαλανός», όπου όμως το lazuli προέρχεται από την αραβική λέξη για το γαλανό - lazward. Ως χρωστική ουσία τη βάφτισαν ultramarino azzuro, δηλαδή «γαλάζιο πέρα από τις θάλασσες». Μάλιστα, τα ορυχεία εξόρυξής του, στο Μπαντακσάν του Αφγανιστάν, τα επισκέφθηκε και ο Μάρκο Πόλο, το 1271 μ.Χ. Εγινε το πιο περιζήτητο υλικό ζωγραφικής της Αναγέννησης και διατήρησε την αξία του ως το 1828, τη χρονιά που ο γάλλος χημικός Jean-Baptiste Guimet ανακάλυψε τον τρόπο να το συνθέτει, ψήνοντας καολίνη, ανθρακικό νάτριο και θειάφι, σε πολύ υψηλή θερμοκρασία.
Σήμερα το αυθεντικό λάπις λάζουλι είναι κυρίως γνωστό ως ημιπολύτιμος λίθος κοσμημάτων και του αποδίδονται πολυάριθμες «ιδιότητες», όπως ότι φέρνει την αγάπη και εγγυάται την ευτυχία. Μάλιστα ενδιαφέρον λαογραφικά είναι το ότι στα χωριά της Μακεδονίας ακόμη και σήμερα δίνουν στις εγκύους φυλαχτό με τέτοια πέτρα, για να μην αποβάλουν. Ιστορικά το λάπις λάζουλι κοσμεί τη μάσκα του Τουταγχαμών, τις αγιογραφίες στις κατακόμβες της Καππαδοκίας και τους κίονες του Καθεδρικού της Αγίας Πετρούπολης. Επιστημονικά πάντως είμαστε απλώς βέβαιοι ότι κύριο συστατικό του είναι ο λαζουρίτης – που ευθύνεται για το μπλε χρώμα του -, ότι περιέχει επίσης ασβεστίτη και βολλαστονίτη, καθώς και μικρούς κρυστάλλους σιδηροπυρίτη, χάρη στους οποίους εμφανίζει μεταλλικές αναλαμπές.
Το στοιχείο που συνέδεσε αυτή την πορεία του λάπις λάζουλι προς τον πολιτισμό της Δύσης με το πειραματικό θέμα μας είναι η μετάλλαξή του σε λευκαντικό (το γνωστό μας λουλάκι) από την αμερικανική βιομηχανία Reckitt. Οπως θα ανακαλύψετε στη συνέχεια μέσω των πειραμάτων μας, το λουλάκι είναι ένας καταλύτης κρυσταλλοποίησης που μπορεί να μας δώσει πανέμορφες «μόνιμες νιφάδες».
Αντίστοιχη δράση έχει και ο βόρακας (βορικό νάτριο), που επίσης είναι βασικό συστατικό των καθαριστικών ουσιών, αλλά και των πυροτεχνημάτων – λόγω του ζεστού κίτρινου χρώματος που βγάζει όταν καίγεται. Εφθασε και αυτός στην Ευρώπη μέσω των αλεξανδρινών κατακτήσεων (το όνομα βόραξ είναι η ελληνική απόδοση του περσικού burak) και στον Μεσαίωνα τον χρησιμοποιούσαν κατά την ηλεκτροσυγκόλληση μετάλλων.
Το τρίτο συστατικό που μας προσφέρει φαινόμενο σαν των κρυστάλλων του χιονιού είναι το βενζοϊκό οξύ. Μη φανταστείτε κάτι δυσεύρετο: είναι η «χιονισμένη μούχλα» που σχηματίζεται στις φράουλες και στα βατόμουρα όταν χαλάσουν. Μολονότι μια ημερήσια δόση άνω των 5 mg ανά κιλό σώματος «χαλάει» και τον άνθρωπο (χτυπάει στο συκώτι και τους νεφρούς), είναι ευρύτατα διαδεδομένο ως συντηρητικό τροφίμων και αντισηπτικό. Ιστορικά, ο πρώτος που ανακάλυψε τη διαδικασία ξηρής απόσταξης του βενζοϊκού οξέος ήταν ο πασίγνωστος Νοστράδαμος, το 1556 μ.Χ. Σήμερα παράγεται από τη μερική οξείδωση τολουόλης, υπό την καταλυτική δράση κοβαλτίου.
Επί το έργον λοιπόν, με λουλάκι, βόρακα και βενζοϊκό οξύ - αλλά και γονική εποπτεία - για Λευκές Γιορτές!
ΥΓ.: Αν θέλετε να δείτε τη γέννηση διαφόρων κρυστάλλων σε βίντεο, πατήστε εδώ 
πηγή ΒΗΜΑ SCIENCE