VYBERTE SI REGION

Proč sodík ve vodě exploduje? Převrat ve výuce chemie

Praha /INFOGRAFIKA/ – Křivule, baňky, barevné roztoky, plamínek a výbuch, to je rozšířená představa o průběhu laboratorních prací při výuce chemie. Jedna z notoricky známých demonstrací tak skutečně může skončit. Stačí hodit kus sodíku do vody, krásně to hoří, bublá a někdy to i vybouchne. Reakce se po desetiletí vysvětluje tak, že z kovu do vody odcházejí elektrony, uvolňuje se teplo, vyvíjí se pára a vodík, který se vznítí, a dochází k výbuchu.

26.1.2015 15
SDÍLEJ:

Ilustrační fotoFoto: Deník/Gerhard Marek

Dnes je ale zlomové datum. 
V prestižním přírodovědeckém časopise Nature Chemistry vychází studie týmu profesora Pavla Jungwirtha 
Profesor Pavel Jungwirth.z Akademie věd ČR a spolupracovníků z univerzity 
v Braunschweigu, která přináší zcela nový pohled na průběh této chemické reakce.

Všechno je jinak

Na začátku byla vášeň britského vědce Phila Masona pro výbušné experimenty. Toho si před dvěma roky profesor Jungwirth pozval do své skupiny.

„My tady máme takový šikovný balkon, Phil si tam zřídil přenosnou laboratoř a celý loňský rok dělal tyhle pokusy. Pak mi jednoho dne řekl, že vysvětlení, které při této reakci podávají učitelé chemie, nedává smysl," sdělil regionálnímu Deníku Pavel Jungwirth. Základní podmínkou výbušné reakce totiž je, že látky, které spolu reagují, musejí být dobře promíchané.

„Tady to ale bylo přesně naopak, do vody se vloží kus sodíku a jediná plocha, kde může reakce probíhat, je na rozhraní kovu a vody. Problém je, že na povrchu se vyvíjí vodík 
a vodní pára, takže vzniklý plyn odděluje vodu od kovu. Reakce by tedy měla zhasnout a vůbec se nechovat explozivně," popisuje vědec a dodává: „Logicky musí existovat jiný mechanismus, který ještě nikdo nepopsal a ten musí umožnit, aby se kov efektivně promíchal s vodou a mohlo dojít 
k výbuchu."

Lord na to přišel

Ze středoškolské chemie si možná pamatujete, že z kovu odcházejí do vody elektrony, které mají záporný náboj. V tu chvíli se kov nabije kladně. Slavný britský fyzik lord 
Rayleigh koncem 19. století objevil jev, jemuž se říká coulombovská exploze.

„Když se vezme kapka vody a silně se nabije, náboje kapku úplně roztrhají a začnou z ní vyletovat jakési jehličky. Nás napadlo, zda tento jev nefunguje i v pokusu se sodíkem, který se ve vodě roztaví. Odejdou elektrony, kapka se nabije kladně a do vody začnou vystřelovat jehličky kovu, čímž se vše promíchá. To je celý vtip. Šlo ovšem jen o hypotézu, kterou nelze ověřit zrakem," říká Pavel Jungwirth.

Logicky následovala ověřovací fáze. Vědci se domluvili se svými německými kolegy, půjčili si kameru, která byla schopna udělat až 30 tisíc snímků za sekundu. Phil Mason s kolegou Václavem Vaňkem odjeli do Braunschweigu vše zdokumentovat.

Ještě předtím ale museli vymyslet, jak sodík, který normálně po hladině pluje, zafixovat v zorném poli kamery. Smíchali sodík s draslíkem, jejichž slitina je při pokojové teplotě kapalná. Tuto lehkou kapku nasáli do stříkačky, 
a když spadla do vody, okamžitě explodovala, což kamera dobře nasnímala. A ejhle, jehličky byly skvěle vidět! Jako teoretičtí vědci ještě vše spočítali, vytvořili molekulový model a krásně jim to vyšlo i ve výpočtech.

Poznání není konečné

„Máme tedy silný argument pro tvrzení, že triviální proces, který se desítky let demonstruje na školách, probíhá složitěji, než jak se dosud vysvětlovalo. Promíchání reaktantů způsobuje coulombovská exploze, velmi kladné nabití kovu," objasňuje Pavel Jungwirth. Zatímco nobelista Rayleigh popsal kapičky vody ve vzduchu, jeho tým kapičky kovu ve vodě. „Ten proces je známý 120 let, ale nikoho nenapadlo, že by se mohl uplatnit při reakci alkalických kovů ve vodě."

Cesta ke slávě a publikování v respektovaném měsíčníku Nature Chemistry ale nebyla snadná. „Když jsme to udělali a sepsali, přemýšleli jsme, co s tím. Vyrobili jsme asi pětiminutové video a poslali jsme ho do redakce britského časopisu. Tím začala zhruba před půl rokem cesta ke zveřejnění našeho výzkumu. Článek vychází toto pondělí a chvíli poté, co jste mi volala, se ozvali také z BBC, takže poprvé o tom bude referovat Nature Chemistry, BBC 
a regionální Deník," konstatuje profesor Pavel Jungwirth.

Práce jeho týmu je významná proto, že posouvá hranice poznání a potvrzuje, že ani tisíckrát popsané nemusí být definitivní.
Kromě toho může objev akademiků posloužit i praxi. Slitiny sodíku a draslíku se totiž používají k chlazení rychlých jaderných reaktorů. Hlavní starostí inženýrů a obsluhy je, aby se nedostaly do kontaktu s vodou.

„Tím, že nyní víme, co reakci spouští, můžeme přemýšlet o tom, jak ji zastavit. Stačí přidat kapku povrchově aktivní látky, třeba hexanolu, který obalí povrch slitiny, takže když se kov dostane do kontaktu s vodou, není s ní 
v přímém kontaktu, což zeslabuje možnost exploze," vysvětluje Pavel Jungwirth.

Objev jeho týmu může být tudíž časem velmi užitečný. 
Už dnes je ale jistě krásným dárkem k lednovému 125. výročí založení Akademie věd, respektive České akademie císaře Františka Josefa pro vědy, slovesnost a umění.

Mezinárodní úspěch akademiků.

Autor: Kateřina Perknerová

26.1.2015 VSTUP DO DISKUSE 15
SDÍLEJ:

Ústavní soud ve středu rozhodne o stížnosti vyhoštěného Iráčana

Brno - Ústavní soud (ÚS) ve středu vyhlásí nález s přímou vazbou na uprchlickou krizi a právní úpravu azylu v Česku. Rozhodne o stížnosti Iráčana zajištěného loni v listopadu a brzy poté vyhoštěného do vlasti. České orgány se podle stížnosti vůbec nezabývaly jeho obavami z mučení a násilí. Policie údajně také nezohlednila jeho úmysl požádat o mezinárodní ochranu.

Povstalci v Halabu řekli Američanům, že město neopustí

Damašek - Povstalci v syrském Halabu oznámili Spojeným státům, že obléhanou východní část města neopustí. Reagovali tak na výzvu Moskvy, která je prý připravena jednat s Washingtonem o stažení všech rebelů. Informovala o tom agentura Reuters. Podle syrského vojenského zdroje má Damašek v plánu získat plnou kontrolu nad Halabem během několika týdnů.

Z izraelského nákupu ponorek prý bude profitovat i Írán

Tel Aviv - Aféra kolem nákupu dalších tří ponorek pro izraelskou armádu nabrala nové obrátky. Objevily se totiž informace, že v německé společnosti ThyssenKrupp, která je měla dodat, má podíl i úhlavní nepřítel židovského státu Írán. Informovala o tom agentura AFP.

Copyright © VLTAVA LABE MEDIA a.s., 2005 - 2016, všechna práva vyhrazena.
Používáme informační servis ČTK. Kontakt na redakci.
Publikování nebo šíření obsahu Denik.cz je bez písemného souhlasu
VLTAVA LABE MEDIA a.s., zakázáno.
Marketingové podmínky. Cookies