Simple Science Experiments

Science doesn't only happen in laboratories full of expensive equipment and people in white coats. Many basic ideas in physics, chemistry and biology can be shown on a kitchen table with things you already have at home: vinegar, salt, milk, a glass bottle or a sewing needle.

Wetenschap gebeurt niet alleen in laboratoria vol dure apparatuur en mensen in witte jassen. Veel basisideeën uit de natuurkunde, scheikunde en biologie kun je op de keukentafel laten zien met dingen die je al in huis hebt: azijn, zout, melk, een glazen fles of een naainaald.

Experiments like these are fun, but they also teach something useful: the world follows rules that we can discover and understand. When a child watches baking soda fizz in vinegar and asks why, they are doing what scientists do: watching carefully and looking for an explanation. Here are some of the best experiments to try at home, with a short explanation of what is really going on in each one.

Zulke proefjes zijn leuk, maar ze leren je ook iets nuttigs: de wereld volgt regels die we kunnen ontdekken en begrijpen. Als een kind ziet hoe zuiveringszout in azijn bruist en vraagt waarom, doet het precies wat wetenschappers doen: goed kijken en een verklaring zoeken. Hier volgen enkele van de beste proefjes om thuis te doen, telkens met een korte uitleg van wat er echt gebeurt.

Baking soda and vinegar is the classic piece of kitchen chemistry. Baking soda is sodium bicarbonate, a base, and vinegar contains acetic acid. When the two meet, they react and produce carbon dioxide gas, water and a salt called sodium acetate. The carbon dioxide is what makes the mixture fizz and bubble.

Zuiveringszout met azijn is het klassieke voorbeeld van keukenscheikunde. Zuiveringszout is natriumwaterstofcarbonaat, een base, en azijn bevat azijnzuur. Als de twee elkaar raken, reageren ze en ontstaan er koolstofdioxide, water en een zout dat natriumacetaat heet. Het koolstofdioxide zorgt ervoor dat het mengsel bruist en borrelt.

For a better show, put a pile of baking soda in a small cup or bottle, then add a few drops of food coloring and a squirt of dish soap to the vinegar before you pour it in. The soap traps the gas in bubbles, so you get a thick, colorful foam that pours over the sides like lava. The idea behind it, that acids and bases react with each other, is one of the basics of chemistry. Acids and bases are all around us: in lemon juice and soap, in cleaning products and in our own stomachs, where hydrochloric acid helps break down food.

Voor een mooier effect doe je een hoopje zuiveringszout in een bekertje of een flesje, en voeg je een paar druppels kleurstof en een scheutje afwasmiddel aan de azijn toe voordat je die erbij giet. Het afwasmiddel houdt het gas vast in belletjes, zodat er een dik, gekleurd schuim ontstaat dat als lava over de rand stroomt. Het idee erachter, dat zuren en basen met elkaar reageren, hoort bij de basis van de scheikunde. Zuren en basen zijn overal: in citroensap en zeep, in schoonmaakmiddelen en in onze eigen maag, waar zoutzuur helpt om voedsel af te breken.

Drop a few raisins into a glass of sparkling water or clear soda. At first they sink to the bottom. Then, one by one, they slowly rise to the top, sink again and keep going up and down for a long time. The raisins are showing you how density and buoyancy work.

Doe een paar rozijnen in een glas bruisend water of heldere frisdrank. Eerst zakken ze naar de bodem. Dan komen ze een voor een langzaam naar boven, zakken weer en gaan nog lang zo op en neer. De rozijnen laten zien hoe dichtheid en opwaartse kracht werken.

A raisin sinks because it is denser than the liquid. On the bottom, though, bubbles of carbon dioxide stick to its wrinkled skin. Each bubble works like a tiny life jacket: the raisin and its bubbles take up more space without getting much heavier, so together they become less dense than the water and float up. At the surface many of the bubbles burst, the raisin is denser than the water again, and down it goes. This goes on until the drink goes flat. Many fish use a similar trick: they control their depth by adding gas to an organ called the swim bladder or letting gas out of it.

Een rozijn zinkt omdat hij een grotere dichtheid heeft dan de vloeistof. Op de bodem blijven er echter belletjes koolstofdioxide aan zijn rimpelige schil plakken. Elk belletje werkt als een piepklein zwemvest: de rozijn en zijn belletjes nemen meer ruimte in zonder veel zwaarder te worden, dus samen hebben ze een kleinere dichtheid dan het water en stijgen ze op. Aan de oppervlakte knappen veel belletjes, de rozijn is weer dichter dan het water en zakt naar beneden. Dat gaat door tot de prik uit de drank is. Veel vissen gebruiken een vergelijkbare truc: ze regelen hun diepte door gas in een orgaan te laten lopen dat zwemblaas heet, of het eruit te laten.

Growing crystals is one of the most rewarding experiments you can do at home, and all you need is salt or sugar, hot water and patience. The process is called crystallization, and it shows how neatly matter is organized at the smallest scale.

Kristallen kweken is een van de leukste proefjes die je thuis kunt doen, en je hebt er alleen zout of suiker, heet water en geduld voor nodig. Het proces heet kristallisatie en laat zien hoe netjes materie op de kleinste schaal geordend is.

Stir salt into hot water until no more will dissolve. This is called a saturated solution. Pour it into a glass and hang a rough piece of string into it from a pencil laid across the top. Over the next few days the water slowly evaporates, and the liquid that is left can't hold all the salt. The extra salt comes out of the solution and settles on the string. Little by little, small crystals with flat faces and straight edges appear. Salt crystals are often shaped like tiny cubes, because inside them sodium and chloride ions are arranged in a cubic pattern that repeats millions of times. Nobody designs this shape; it comes from the chemistry itself.

Roer zout door heet water tot er niets meer oplost. Dat heet een verzadigde oplossing. Giet die in een glas en laat er een stuk ruw touw in hangen, vastgemaakt aan een potlood dat over het glas ligt. In de dagen daarna verdampt het water langzaam en kan de vloeistof die overblijft niet al het zout meer vasthouden. Het overtollige zout komt uit de oplossing en zet zich af op het touw. Langzaam verschijnen er kleine kristallen met vlakke zijden en rechte randen. Zoutkristallen hebben vaak de vorm van piepkleine kubusjes, omdat de natrium- en chloride-ionen erin volgens een kubisch patroon zijn gerangschikt dat zich miljoenen keren herhaalt. Niemand ontwerpt die vorm; hij komt voort uit de scheikunde zelf.

This classic experiment shows the force of the air around us. You need a glass bottle whose neck is a little narrower than a peeled hard-boiled egg, and a few thin strips of paper. With an adult's help, light the paper, drop it into the bottle and quickly set the egg on the opening. Soon after the flame goes out, the egg is squeezed through the neck and drops into the bottle, sometimes with a loud pop.

Dit klassieke proefje laat de kracht zien van de lucht om ons heen. Je hebt een glazen fles nodig met een hals die iets smaller is dan een gepeld hardgekookt ei, en een paar dunne reepjes papier. Steek met hulp van een volwassene het papier aan, laat het in de fles vallen en zet het ei snel op de opening. Kort nadat de vlam is gedoofd, wordt het ei door de hals geperst en valt het in de fles, soms met een harde plop.

Here is what happens. The fire heats the air in the bottle, the air expands, and some of it escapes past the egg. When the flame goes out, the air that is left cools and its pressure drops. Now the air outside pushes harder than the air inside, and it forces the egg into the bottle. People often say that the fire uses up the oxygen, but that has only a small effect; the cooling of the air does most of the work. The same difference in pressure makes suction cups stick to tiles and lets you drink through a straw. We rarely notice air pressure, but at sea level it presses on every square centimeter of your body with the weight of about one kilogram.

Dit is wat er gebeurt. Het vuur verwarmt de lucht in de fles, de lucht zet uit en een deel ervan ontsnapt langs het ei. Als de vlam dooft, koelt de lucht die overblijft af en daalt de druk. Nu duwt de lucht buiten harder dan de lucht binnen en drukt het ei de fles in. Vaak wordt gezegd dat het vuur de zuurstof opmaakt, maar dat heeft maar weinig effect; het afkoelen van de lucht doet het meeste werk. Hetzelfde drukverschil zorgt ervoor dat zuignappen aan tegels blijven plakken en dat je door een rietje kunt drinken. We merken luchtdruk zelden op, maar op zeeniveau drukt hij op elke vierkante centimeter van ons lichaam met het gewicht van ongeveer een kilogram.

You can make a working compass with a steel sewing needle, a small magnet, a bowl of water and a leaf or a thin slice of cork. Stroke the needle with one end of the magnet about 30 times, always in the same direction. This lines up tiny magnetic regions inside the steel and turns the needle into a weak magnet for a while. Lay the needle on the leaf and float it on still water. It will slowly turn until it points north and south, in line with Earth's magnetic field.

Met een stalen naainaald, een kleine magneet, een kom water en een blad of een dun plakje kurk kun je een werkend kompas maken. Strijk ongeveer 30 keer met één uiteinde van de magneet over de naald, steeds in dezelfde richting. Daardoor gaan piepkleine magnetische gebiedjes in het staal dezelfde kant op wijzen en wordt de naald een tijdje een zwakke magneet. Leg de naald op het blad en laat het op stilstaand water drijven. De naald draait langzaam tot hij naar het noorden en zuiden wijst, in de richting van het magnetisch veld van de aarde.

The compass is one of the great inventions in the history of navigation. In 1088 the Chinese scholar Shen Kuo described a magnetized needle that pointed north and south, and a few decades later Chinese sailors were using compasses at sea. By the end of the 12th century they had reached Europe too. For centuries nobody knew why they worked. Only in 1600 did the English scientist William Gilbert suggest that Earth itself behaves like a giant magnet. Earth's magnetic field does more than guide compass needles: it also turns aside most of the solar wind, a stream of charged particles from the Sun, and so helps protect our atmosphere.

Het kompas is een van de grote uitvindingen in de geschiedenis van de scheepvaart. In 1088 beschreef de Chinese geleerde Shen Kuo een gemagnetiseerde naald die naar het noorden en zuiden wees, en een paar decennia later gebruikten Chinese zeelieden kompassen op zee. Tegen het einde van de twaalfde eeuw waren ze ook in Europa aangekomen. Eeuwenlang wist niemand waarom ze werkten. Pas in 1600 opperde de Engelse wetenschapper William Gilbert dat de aarde zelf zich gedraagt als een reusachtige magneet. Het aardmagnetisch veld stuurt niet alleen kompasnaalden: het buigt ook het grootste deel van de zonnewind af, een stroom geladen deeltjes van de zon, en helpt zo onze atmosfeer te beschermen.

Pour some whole milk into a shallow plate and add drops of different food coloring near the middle. Now dip a cotton swab in dish soap and touch it to the center of the milk. The colors suddenly rush outward and swirl around the plate in bright, changing patterns. Few experiments you can do at home look this impressive.

Giet wat volle melk in een plat bord en doe druppels kleurstof in verschillende kleuren rond het midden. Doop nu een wattenstaafje in afwasmiddel en raak er het midden van de melk mee aan. Plotseling schieten de kleuren naar buiten en wervelen ze in felle, steeds veranderende patronen over het bord. Weinig proefjes die je thuis kunt doen zien er zo indrukwekkend uit.

The explanation has to do with surface tension and fat. Water molecules at the surface of the milk pull on each other, so the surface acts a bit like a thin, stretched skin. Soap weakens this pull where it touches the milk. The rest of the surface, which still pulls strongly, drags the liquid away toward the edges and carries the colors with it. At the same time, soap molecules attach to tiny drops of fat and protein in the milk and keep the liquid moving for a while. The food coloring simply makes this movement visible. Soap cleans greasy plates in a similar way: one end of a soap molecule is attracted to water and the other end to fat, so soap surrounds bits of grease and lets the water wash them away.

De verklaring heeft te maken met oppervlaktespanning en vet. De watermoleculen aan het oppervlak van de melk trekken elkaar aan, waardoor het oppervlak zich een beetje gedraagt als een dun, strak gespannen vel. Afwasmiddel verzwakt die aantrekking op de plek waar het de melk raakt. De rest van het oppervlak trekt nog steeds hard en sleept de vloeistof naar de randen, met de kleuren erin. Tegelijk hechten de moleculen van het afwasmiddel zich aan piepkleine druppeltjes vet en eiwit in de melk en houden ze de vloeistof nog een tijdje in beweging. De kleurstof maakt die beweging alleen zichtbaar. Afwasmiddel maakt vette borden op een vergelijkbare manier schoon: het ene uiteinde van een zeepmolecuul wordt aangetrokken door water en het andere door vet, zodat de zeep vetresten omringt en het water ze kan wegspoelen.

Invisible ink isn't only a children's game. Spies used it for centuries, including during the American Revolution and both World Wars. The simplest version uses lemon juice. Dip a cotton swab in lemon juice and write a message on white paper. Let it dry completely, and the writing disappears. To read it, ask an adult to run a hot iron over the paper, and the letters slowly appear in brown.

Onzichtbare inkt is niet alleen een kinderspelletje. Spionnen gebruikten het eeuwenlang, onder meer tijdens de Amerikaanse Onafhankelijkheidsoorlog en beide wereldoorlogen. De eenvoudigste versie maak je met citroensap. Doop een wattenstaafje in citroensap en schrijf een boodschap op wit papier. Laat het helemaal drogen en het schrift verdwijnt. Om het te lezen vraag je een volwassene om met een heet strijkijzer over het papier te gaan, en dan verschijnen de letters langzaam in het bruin.

The chemistry is simple. Lemon juice contains sugars, citric acid and other substances. When they are heated, they break down and start to burn at a lower temperature than paper does, so the writing turns brown while the paper around it stays white. Part of this change is oxidation, a reaction with the oxygen in the air. Oxidation is one of the most common chemical reactions around us: it helps turn a cut apple brown and old paper yellow, and it is also what makes iron rust.

De scheikunde is eenvoudig. Citroensap bevat suikers, citroenzuur en andere stoffen. Als die worden verhit, breken ze af en beginnen ze te verbranden bij een lagere temperatuur dan papier. Daardoor wordt het schrift bruin terwijl het papier eromheen wit blijft. Een deel van die verandering is oxidatie, een reactie met de zuurstof in de lucht. Oxidatie is een van de meest voorkomende chemische reacties om ons heen: ze draagt eraan bij dat een aangesneden appel bruin wordt en oud papier vergeelt, en ze zorgt er ook voor dat ijzer roest.

Many famous scientists started out with very simple equipment. Michael Faraday grew up poor in London and had little schooling. At 14 he became an apprentice to a bookbinder, read the science books that passed through the shop and tried out their experiments with homemade equipment. Later, working at the Royal Institution, he discovered electromagnetic induction in 1831. This is the principle behind the generators that produce most of our electricity today.

Veel beroemde wetenschappers begonnen met heel eenvoudige spullen. Michael Faraday groeide arm op in Londen en ging nauwelijks naar school. Op zijn veertiende werd hij leerling bij een boekbinder, las hij de wetenschappelijke boeken die door de werkplaats gingen en probeerde hij de proeven daaruit uit met zelfgemaakte apparaten. Later, toen hij bij de Royal Institution werkte, ontdekte hij in 1831 de elektromagnetische inductie. Op dat principe berusten de generatoren die tegenwoordig het grootste deel van onze elektriciteit opwekken.

Doing science is less about equipment than about a way of thinking: asking questions, planning tests, predicting what will happen and changing your ideas when the evidence says so. These skills can be learned at any age and on any budget. An experiment that doesn't go as expected isn't a failure if it leads to a new question. Some important discoveries began as surprises: Alexander Fleming found penicillin in 1928 when mold grew on one of his dishes of bacteria, Wilhelm Röntgen discovered X-rays in 1895, and Percy Spencer came up with the microwave oven after a chocolate bar melted in his pocket while he stood next to radar equipment.

Wetenschap draait minder om apparatuur dan om een manier van denken: vragen stellen, proeven bedenken, voorspellen wat er gaat gebeuren en je ideeën bijstellen als het bewijs daarom vraagt. Die vaardigheden kun je op elke leeftijd en met elk budget leren. Een proef die anders loopt dan verwacht is geen mislukking als hij tot een nieuwe vraag leidt. Sommige belangrijke ontdekkingen begonnen als een verrassing: Alexander Fleming vond in 1928 penicilline toen er schimmel groeide op een van zijn schaaltjes met bacteriën, Wilhelm Röntgen ontdekte in 1895 de röntgenstraling, en Percy Spencer kwam op het idee van de magnetron nadat een chocoladereep in zijn zak was gesmolten terwijl hij naast radarapparatuur stond.

Science is everywhere at home: in the bubbles in a glass of soda, the frost on a winter window, the colors of a sunset and the way soap removes grease. All of these everyday things can be explained, and many of them can be tested with simple experiments. In some ways a home is a good laboratory, because the questions come from real life.

Wetenschap zit overal in huis: in de belletjes in een glas frisdrank, in de ijsbloemen op een raam in de winter, in de kleuren van een zonsondergang en in de manier waarop zeep vet verwijdert. Al die alledaagse dingen zijn te verklaren, en veel ervan kun je met eenvoudige proefjes testen. In zekere zin is je huis een goed laboratorium, omdat de vragen uit het echte leven komen.

So when something in the kitchen, garden or bathroom surprises you, don't simply move on. Stop, look closely and try to work out what is behind it: a force, a chemical reaction or something alive. Noticing something odd and asking why is exactly how scientists begin.

Dus als iets je in de keuken, de tuin of de badkamer verrast, loop dan niet zomaar door. Sta stil, kijk goed en probeer te achterhalen wat erachter zit: een kracht, een chemische reactie of iets levends. Iets vreemds opmerken en vragen waarom is precies hoe wetenschappers beginnen.