Naturfaglig bakgrunn for opplegget

Varmeprøve

Sukker og potetmel (stivelse) er organiske stoffer, de kan brenne. Sukker vil smelte, men vil samtidig begynne å forbrennes (bli brunt). Molekylene i potetmel er så store at denne ikke vil smelte, men vil bare reagere med oksygen i en forbrenning (bli brunt).

Salt og natron er salter, mineraler, og vil derfor ikke brenne (reagere med oksygen fra lufta). Hvis de blir varmet opp tilstrekkelig, vil de kunne smelte, men vil så stivne (fryse) igjen når de ikke lenger er varme. Natron vil imidlertid reagere alene og avgi litt CO₂-gass, og det omdannes da til et nært beslektet stoff som smaker bittert. Dette kan skje hvis man bruker natron i bakverk uten at det er noen syreholdig ingrediens til stede, slik som surmelk eller sirup, kakene kan få en mild bittersmak.

Sukker og potetmel er organiske forbindelser

Sukker er en ren organisk forbindelse (rent stoff), mens potetmel er en blanding av organiske forbindelser/stoffer (i praksis stivelse). Disse vil reagere med oksygen i lufta, dvs. forbrennes. Hadde forbrenninga vært skikkelig effektiv, ville det eneste som ble igjen være CO₂ og vann. Men siden det ikke kommer til nok oksygen, brytes det ned til rent karbon, dvs. kull, hvis man holder på lenge nok.

Sukker kan smelte, det er et disakkarid og molekylene er ikke så store. Sukkeret vil begynne å reagere/forbrennes parallelt med at det smelter. Altså en kjemisk reaksjon parallelt med en fysisk forandring (smelting).

Stivelse er polysakkarider der molekylene er kjempestore (hundrevis til tusenvis ganger så store som sukkermolekyler), og disse vil derfor ikke smelte.

Røyken når sukker (og potetmel) varmes opp er nok mest vanndamp (og dermed teknisk sett ikke røyk), men noe av det kan også være andre nedbrytingsstoffer (som kanskje er mer «egentlig» røyk).

Salt og natron er salter og uorganiske forbindelser

Salt og natron inneholder ikke karbon, og derfor er vanlig forbrenning ikke noen mulighet her.

Salt (NaCl): vil bare smelte (kan nok reagere, men da må det varmes opp svært mye, og da vil det i så fall være med overflaten av skjeen el.)

Natron (NaHCO₃, natriumhydrogenkarbonat): denne vil først avgi litt CO₂ og dermed omdannes til natriumkarbonat (Na₂CO₃) som så antakelig ikke reagerer noe mer. Vil kanskje kunne smelte ved sterk oppvarming, men da må man veldig høyt opp. Hvordan dette stoffet reagerer kan dere evt. lese mer om på naturfag.no/mat under Julekakekjemi – og litt fysikk.

Jodprøve

Stivelsemolekylene er veldig store. Disse molekylene kan vri seg og danne en sprial med et hulrom inni. Nesten som et «rør». Når jodløsning gir blåfarge med stivelse, er det fordi jod legger seg inni stivelsespiralen, og stoffet som blir dannet er blåfarget.

Grunnstoffet jod har kjemisk tegn I. Jod er utbredt i naturen og forekommer i fjell, jord, sjøvann og tang og tare. Jodmolekylet har kjemisk formel I₂.

Både jodkrystaller og jodgass er mørk fiolett. Det finnes ikke flytende jod fordi stoffet sublimerer. Å sublimere vil si at stoffet går direkte fra fast stoff til gass ved oppvarming.

Små mengder jod er livsnødvendig for mennesker. Jod er viktig for normalt stoffskiftet og stoffet inngår i skoldkjertelhormonene. Mangel på jod kan føre til sykdommer som for eksempel struma. Normalt dagsbehov er ca 0,1 mg for et voksent menneske.

Eddikprøve

Når eddik tilsettes natron, skjer det en reaksjon der det blir dannet en gass. Gassen er karbondioksid, CO₂. Den samme gassen finner vi i lufta vi puster ut og i brus.

Løselighetsprøve

Stoffene kan også undersøkes ut fra hvor løselige de er i vann. Når to stoffer blander seg med hverandre og blir så finfordelt at vi ikke kan se at det er mer enn ett stoff, kaller vi det en løsning. Det hender at elever tror at et stoff forsvinner når det har løst seg. Det er partiklene i de to stoffene som blander seg med hverandre. For at det skal skje, må partiklene ha en viss kjemisk likhet. Sukker og salt løser seg nokså lett i vann, natron løser seg ikke fullt så lett som sukker og salt og potetmel løser seg i liten grad.

Det finnes flere typer sukker: farin (vanlig sukker) og druesukker er to eksempler. Felles for disse er at de løser seg lett i vann. Dette skjer fordi sukkermolekyler og vannmolekyler har en viss kjemisk likhet.

De fleste kaller vanlig bordsalt for salt. Både salt og natron er salter. Byggeklossene i alle salter er ioner. Ioner er ladde partikler. De kan ha positiv eller negativ ladning. Vannmolekylet har ikke ladning, men det har en positiv og en negativ pol. Det er egenskaper knyttet til partiklenens ladninger og vannmolekylets positive og negative pol som gjør at mange salter kan løse seg i vann.

Tar vi mye så mye salt i vannet at saltet ikke lenger løser seg, får vi en mettet løsning. En mettet løsning inneholder så mye av et stoff som det er mulig å løse i en gitt vannmengde. Vi kan se at en løsning er mettet når vi prøver å løse mer av stoffet i vannet, men noe bli liggende på bunnen av glasset. Vanligvis er det mulig å løse mer av et stoff i varmt vann enn i kaldt vann.

Sjøvann inneholder mange oppløste stoffer, særlig forskjellige salter. Ferskvann inneholder også en løsning av stoffer som vannet har vært i kontakt med. Hardt vann er vann med høyt innhold av oppløste mineralsalter, spesielt kalsium, magnesium og jernforbindelser. 

Potetmel består for det meste av stivelse. Byggeklossene i stivelsemolekylene er sukkermolekyler. Hvert stivelsemolekyl er satt sammen av mange sukkermolekyler. Stivelsemolekylene i potetmel er så store at de må spaltes til mindre molekyler før de kan løse seg i vann. En slik spalting skjer i munnhulen når vi tygger brød og annen mat som inneholder mye stivelse. Vi kan kjenne litt søtsmak om vi tygger lenge.