Víte, co se stane odpařením kapalného dusíku? Kapalný dusík vpravíme do PET lahve, kterou uzavřeme a vložíme ho do nádoby s pingpongovými míčky. Dojde k výbuchu, protože dusík při odpaření zvětší několikrát svůj objem. Co se stane, když do směsi červeného fosforu a chlorečnanu draselného klepneme kladívkem? Úderem kladívka dojde k přeměně červeného fosforu na bílý, který je velmi reaktivní a s chlorečnanem draselným reaguje explozivně. Co se stane, pokud vložíme zapálený hořčík mezi dva bloky suchého ledu? Horčík na vzduchu hoří bílým plamenem. Manganistan draselný neboli hypermangan chtěli využít němečtí konstruktéři k pohonu ponorek. Podívejte se na pokus, kterým chtěli tohoto dosáhnout. Co se stane, pokud si ruku polijeme kapalným dusíkem? Máme pro vás pokus. Ukázku rozkladu vodného roztoku chloridu sodného pomocí dvou tužek, devítivoltové baterie a vodiče. Michael nám vysvětlí, co je to elektrolýza. Na dvou elektrodách získaných z ořezaných tužek se po zapojení vyvíjejí plyny. Na záporné katodě vzniká vodík, který můžeme skladovat a používat jako palivo, a na kladné anodě chlór. Možná pro vás máme recept na energetickou krizi. Do kádinek se studenou a teplou vodou je ve stejnou chvíli vložena šumivá tableta. Ve které kádince vyplave tableta dříve na povrch? Vysvětlení pH, tedy kyselosti a zásaditosti. Na pokusu s vyrobeným indikátorem z červeného zelí je vytvořena vlastní stupnice pH. Bubliny získané z bublifuku jsou těžší než vzduch, a proto klesají k zemi. Ale co by se stalo, kdyby vzduch byl těžší než bubliny? Michael Londesborough nám tento jednoduchý experiment předvede. Z kypřícího prášku a octa si připravíme oxid uhličitý, kterým vyplníme akvárium. Do gelu octanu sodného vhodíme krystalek octanu sodného. Ten spustí rychlou krystalizaci přesyceného roztoku octanu sodného. Současně vložíme do plamene svíčky dvě špejle, jednu ve spodní a druhou v horní části plamene. Která začne dříve hořet? Co se stane, když nalijeme vařící vodu do tekutého dusíku? Při nalití horké vody do kapalného dusíku dojde k jeho prudkému odpaření.
Dá se obyčejná měděná mince proměnit ve zlatou? Ukážeme vám také další fascinující vlastnosti kovů, které hrají klíčovou roli v moderní technice i každodenním životě.
Alchymistické proměny a moderní chemie
Účastí na akci Noc vědy berete na vědomí, že v jejím průběhu mohou být pořizovány fotografie a audiovizuální záznamy určené k dokumentačním a propagačním účelům akce. Tyto záznamy mohou být následně zveřejněny v médiích, na webových stránkách a sociálních sítích pořadatelů. Pokud si nepřejete být zachyceni nebo zveřejněni, můžete pořadatele na místě požádat o nezahrnutí do záznamu nebo následně uplatnit svá práva dle GDPR.
Měděná mince se může s minimálními náklady proměnit ve zlatavou. A vyrobit zrnka „zlata“ také není problém. Jak tedy postupovat? „Smíchejte v baňce hadí jed a extrakt pelyňku. Pak ještě musíte přidat bájnou substanci - kámen mudrců,“ radí chemik Petr Šmejkal. Experiment, pomocí kterého na své mecenáše působili dávní alchymisté, vypadá opravdu efektně. V baňce máme žlutavý roztok a z něho se úzkým hrdlem valí ven hustý bílý dým. Po chvilce se navíc na dně objevují žlutavé krystalky. „Alchymisté je vydávali za nezralé zlato. Co se ve skutečnosti v laboratoři odehrálo? Smíchali jsme roztok jodidu draselného a dusičnanu olovnatého a jako kámen mudrců posloužil suchý led.
Jsme na exkurzi nazvané Praha alchymistická, kterou pořádá Přírodovědecká fakulta UK. Koná se několikrát za měsíc a zájemci se na ni mohou přihlásit na webu www.prirodovedci.cz. Do časů středověkých alchymistů nás v pátek v devět hodin ráno přeneslo odbíjení pražského orloje. Právě u něj, na Staroměstském náměstí, se sešli zájemci o vycházku po místech spjatých s alchymií a o experimenty, které začaly být populární ve středověku, ale hojně se využívaly v pozdějších dobách. Tentokrát se akce zúčastnili především školáci, konkrétně osmáci ze Základní školy Vladislava Vančury v Praze-Zbraslavi.
Poklad zabalený v plátně
Na Staroměstském náměstí míříme ke Staronové synagoze. Na její půdě měl být ukrytý bájný Golem, ochránce židovského města. „Nikdy se tam však nenašel. Podle jedné z pověstí odpočívá na Žižkově v oblasti zvané Židovské pece,“ vypráví náš průvodce Pavel Teplý z Katedry učitelství a didaktiky chemie Přírodovědecké fakulty UK. Pak osmáci řeší kvíz. Z čeho se skládá lučavka královská neboli královská voda? Na jakém zámku vybudoval observatoř Tycho Brahe, astronom působící na dvoře Rudolfa II.? Účastníci exkurze nemají s hledáním odpovědi problém. V případě „jedničky“ správně odhadují, že jde o směs kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové (lidově označované kyselina solná), konkrétně v poměru 1:3. Získané indicie, třeba v podobě fotky budovy Keplerova gymnázia, nás přivádějí k domu U Francouzské koruny v Karlově ulici. Tady na počátku 17. století žil Johannes Kepler. Volnou chvilku vyplňujeme luštěním alchymistických značek a přesouváme se k Faustovu domu. Sám Faust v něm sice nikdy nežil, ale vlastnil ho a obýval anglický alchymista Edward Kelly, který ohromil Rudolfa II. proměnou olova ve zlato. Více než Kellyho experimenty však zarážejí jeho životní osudy: za podvody v advokacii si vysloužil potupný trest - uříznutí obou uší. „Pak byl za účast v zakázaném souboji vězněn na hradě Křivoklát, při útěku přišel o nohu,“ popisuje Pavel Teplý. Při dalším útěku, tentokrát ze žaláře na Hněvíně, si poranil druhou nohu.
Experimenty v laboratoři
Po příběhu, který posluchače mírně šokoval, je čas vyzkoušet experimenty. Přesouváme se do botanické zahrady Na Slupi, kde osmáci rozdělení na dvě skupiny hledají podle instrukcí poklad. „Máte raději měď, nebo zlato?“ ptá se sugestivně Pavel Teplý a většina hlasuje pro drahý kov. Vyrážíme tedy mince proměnit do správné podoby. Vstupujeme do jedné z laboratoří Přírodovědecké fakulty. Plyšové myši vykukující z výlevek, gumoví pavouci rozvěšení po sítích, lebky a hořící svíčky navozují dojem pracovny alchymistů. Ti ostatně používali podobné metody jako dnešní chemici, pouze cíl jejich práce byl jiný. Alchymisté se snažili vyrábět zlato, namíchat elixír života, případně získat kámen mudrců. Ale už je čas vyzkoušet si práci alchymistů. „Mince nejprve ponořte do lázně štěstí,“ říká Petr Šmejkal. A účastníci exkurze ve skupinkách po třech pracují podle jeho pokynů.
Peníze nalezené v zahradě koupou v roztoku kyseliny octové, soli a vody. Po opláchnutí ve vodě je vkládají do lázně radosti (roztok hydroxidu sodného s přidaným zinkem) a v misce zahřívají nad kahanem. Když mince vyjmou, jsou „postříbřené“. Pokus však pokračuje. Po dalším omytí vodou a opalování v plameni mince konečně zezlátnou. Staňte se alespoň na chvíli středověkými alchymisty.
Projekt Step - Pokus 5 - Transmutace mědi na stříbro a zlato
Postup proměny měděné mince
- Do menší kádinky (75 ml) nasypte 3 lžičky chloridu sodného a přidejte 15 ml 5% roztoku kyseliny octové, roztok zamíchejte.
- Do této směsi vložte čisté měděné plíšky (staré mince).
- S plíšky míchejte tak dlouho, dokud se nezačnou lesknout.
- Plíšky následně vyjměte chemickými kleštěmi a usušte je - nedotýkejte se jich rukama.
- Do odpařovací misky nasypte asi 3 lžičky práškového zinku, a poté přilijte do poloviny odpařovací misky 20% roztok hydroxidu sodného.
- Odpařovací misku zahřívejte - roztok ovšem nesmí přijít k varu.
- Do horkého roztoku (uvolňují se bublinky) vložte měděné plíšky a zahřívejte asi 5 minut. Kleštěmi občas plíšky zamíchejte.
- Následně vyjměte kleštěmi plíšky z roztoku a ponořte je do kádinky se studenou vodou, plíšky v ní umyjte.
- Umyté a osušené plíšky uchopte kleštěmi a zahřívejte je ve vnější zóně plamene kahanu.
- Po změně barvy plíšku ochlaďte plíšek v kádince se studenou vodou.
- Plíšek osušte a vyleštěte.
Měděné plíšky mění při zahřívání v odpařovací misce se zinkem a roztokem NaOH svoji barvu z oranžové na stříbrnou. Zinek se rozpouští v hydroxidu sodném za vzniku komplexu Na2[Zn(OH)4], přičemž se uvolňuje vodík. Jestliže umístíme do roztoku měď, začne se na jejím povrchu vylučovat elektrochemicky zinek. Tím plíšek mědi získá stříbrnou barvu. Chemická rovnováha reakce, kdy dochází k vylučování zinku na povrchu mince, je v tomto případě posunuta směrem doprava (tvorba zinku) tím, že je v odpařovací misce nadbytek zinku. Jakmile se určité množství zinku vyloučí na mědi, tak se automaticky doplní do roztoku tím, že zinek ležící na dně odpařovací misky se rozpustí v roztoku hydroxidu sodného za vzniku Zn2+, přesněji [Zn(OH)4]2-. Proto tato reakce běží přesně opačně, než by se dalo očekávat (tedy že by Zn vytěsňoval Cu2+ a vznikala by měď a zinečnaté kationty). Vysvětlení tohoto jevu není ještě úplně známo, toto je jedno z nejpřijatelnějších objasnění průběhu této reakce.
Všechny znázorněné pokusy smí provádět pouze osoby s odborným vzděláním chemického zaměření a to pouze při dodržení všech bezpečnostních pravidel a postupů a v prostorách k tomu určených. Předem je vždy nutné se důkladně seznámit s vlastnostmi jednotlivých chemických látek prostřednictvím příslušných bezpečnostních listů, s jejich nebezpečnými vlastnostmi a pokyny pro bezpečné zacházení, skladování i likvidaci. Videa mají sloužit především jako ilustrace vlastností látek, nikoliv jako návod k provedení pokusu. Jakékoliv napodobování činností na videu je pouze na vlastní nebezpečí.