Něco málo z chemie - směsi a roztoky

Na světě je kolem 120 chemických prvků. 92 prvků se vyskytuje volně v přírodě, ostatní byly vytvořeny uměle. Některé prvky znají lidé velmi dlouho – např. měď, zlato, železo, rtuť, olovo a další. Prvky s více než 92 protony v atomovém jádře byly postupně objevovány ve vědeckých laboratořích.  Naposledy se vědcům podařilo objevit prvek se 118 protony, kterému dali poetický název ununoctium.

Atomy prvků se spojují a vytváří molekuly. Některé spolu ale nekamarádí, takže nestačí smíchat dva libovolné dva prvky, aby vznikla nová látka.  I tak jsou ale jejich kombinace nespočetné a proto existuje mnoho různorodých látek, které vytváří vesmír. Dnes vám nabídnu pokusy, kterými blíže prozkoumáte jejich směsi a roztoky.

Sloučit a oddělit - krystalizace

Připravte si jemnou sůl, mouku, lžičku, vodu, savý papír, trychtýř, džbánek a nějakou průhlednou širokou nádobu. Většinu věcí určitě najdete v kuchyni, savý papír zkuste koupit v papírnictví nebo v drogerii. Ve džbánku smíchejte lžičku soli se lžičkou mouky, přilijte vodu a pečlivě a pořádně promíchejte. Co se stane? Rozpustí se sůl? Rozpustí se mouka? Nebo se obě látky usadí na dně džbánku? Nyní si ze savého papíru vytvarujte filtr a vložte jej do trychtýře. Trychtýř i s filtrem vložte nad nádobu a promíchanou směs vody s moukou a solí do něj vlijte. Poté, co kapalina proteče přes filtr tento vyndejte ven a nechte dobře oschnout. Nádobu s přefiltrovanou vodou pak postavte někam na teplé místo a počkejte, až se voda odpaří. Až se to stane,  dobře si prohlédněte filtr i nádobu. Co jste během pokusu zjistili? Některé látky se ve vodě nerozpouští a usadí se na dně. Částice některých látek jsou příliš velké na to, aby prošly filtračním papírem. Jiné látky se ve vodě rozpouští, v této podobě jsou schopny protéci přes filtr a pak po odpaření vody se znovu vrátit ke svému původnímu krystalickému tvaru. Která je která v tomto pokuse?

Čistá voda z kávy - destilace

Tento pokus je  nebezpečný, protože při něm hrozí popáleniny a opaření, takže jej provádějte pouze s dospělou osobou! Do zkumavky (dá se koupit např. v prodejnách se zvířátky nebo v drogeriích) dejte trochu vody, přidejte pár granulí rozpustné kávy a zamíchejte, aby se káva rozpustila. Kapesníkem vysušte vnitřní stěny zkumavky. Z listu papíru si udělejte držák na zkumavku a poproste dospělého, aby zkumavku podržel nad plamenem, dokud káva nezačne vřít. Buďte opatrní – mírný plamen a pomalé zahřívání! Všimněte si, jak se kolem hrdla zkumavky vytváří kapičky čisté vody!

Káva s vodou vytvoří roztok. Při jeho zahřívání se voda odpařuje a vodní pára při kontaktu se studenými stěnami zkumavky v její horní části se srazí na kapičky vody. Tento způsob oddělování látek se jmenuje destilace.

Nejběžnějším roztokem je asi voda se solí. Jednotlivé složky se v roztoku nedají rozlišit, protože se rozpustily. Nevěříte? Tak rozpusťte ve sklenici vody lžičku soli a roztok dobře pozorujte. Vidíte tam sůl? Že tam není a vy vidíte jen vodu? Opravdu si myslíte, že je to čistá voda? Uvidíme – namočte do sklenice prst a olízněte ho. Brrr! Chutná slaně! Takže sůl je přítomna… V určitém okamžiku se sůl přestane ve vodě rozpouštět a roztok se stal nasyceným. Mezi molekulami vody už není další volné místo a tak se sůl začne usazovat na dně. Pokud vodu ale zahřejete, rychlost jejich molekul se zvýší, zvětší se vzdálenost mezi nimi a tak se vytvoří prostor pro rozpouštění dalších molekul soli. Nyní je roztok přesycený. Co se asi stane, když teď roztok ochladíme? 

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte, ale hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy! 

Polární ledovce a globální oteplování

V médiích se v posledních letech hodně často probírá otázka globálního oteplování. Neřešme  teď, jestli se průměrná teplota na zeměkouli zvyšuje nebo ne a pokud ano, jestli se jedná o jev ohrožující budoucnost lidstva. Nakonec ani hlavy, které se tímto problémem živí, nejsou schopny se názorově sjednotit. Co by se asi stalo, kdyby se průměrná teplota na Zemi zvýšila o tolik, že by roztály polární ledové čepičky? Matematické modely předpokládají, že by došlo k velkým celosvětovým záplavám. Zkusme na toto téma experimentovat. Vřele doporučuji provádět pokus na kuchyňské lince, kde určitě nebude vadit trocha vylité vody.

Připravte si sklenici nebo průhlednou mísu, vodu a ledové kostky. Nechte zmrazit několik kostek ledu dohromady tak, aby vytvořily jednu velkou „hroudu“ ledu – kuchyňský miniledovec. Věřím, že si poradíte sami. Na druhý den celý ledovec vložte do vhodné sklenice – možná máte doma skleněnou kouli, co vám zbyla po rybičkách. Do sklenice nalijte až po okraj vodu. Nalijte tolik vody, kolik jen do sklenice vejde, důležité je, aby nepřetekla. Určitě si všimnete jednoho zajímavého kouzla, které voda dokáže – přestože ze školy víte, že hladina kapaliny je vždy vodorovná, mohlo by se vám při troše šikovnosti podařit udělat hladinu vyboulenou. No s kostkami ledu to asi moc dobře nepůjde. Nevadí. Vyzkoušejte to na nějaké jiné skleničce, jen s vodou a bez ledu. Nalijte do ní co nejvíce vody. Teď už se to podaří.

Nyní pečlivě pozorujte sklenici s vodu a ledem. Zkušené pozorovatele přírody, experty přes fyziku a fanoušky filmu Titanic určitě nepřekvapí, že část ledu je nad hladinou. Teď pokus vypadá celkem nebezpečně – nepřeteče voda okraj sklenice  až led roztaje?  Přemýšlením ke správné odpovědi asi nedojdeme, takže nezbude, než sklenici pozorovat dokud led neroztaje. Nezapomeňte mít po ruce utěrku pro případ malé kuchyňské povodně. V případě použití skleněné koule dejte pozor, ať ji nenakřápnete – stane se to velmi snadno a byla by to určitě škoda.

Předpokládám, že máte objevitelského ducha a experiment provedete dřív, než si přečtete, jaký má mít průběh a proč. Voda při tání určitě ze sklenice nevyteče – po roztátí ledu jí ve sklenici nepřibude ani kapička! Voda při mrznutí totiž expanduje, zvětšuje svůj objem. To znamená, že váží stejně, ale má větší objem. Právě proto led plave na hladině a nepotápí se ke dnu. Objem celého ledovce má přesně takový objem jako voda, kterou ledovec vytlačuje. A právě proto sklenice nepřeteče.

Co by se asi stalo, kdyby roztál led na obou pólech – typické polární ledové čepice? Je rozdíl v tom, jak se projeví tání ledu na severním a jižním pólu. Led v okolí severního zemského pólu plave na vodě. Kdyby tento led roztál, výška hladiny moří by se nezvětšila. Nakonec jsme si to velmi jasně demonstrovali naším pokusem.  Jižní polární příkrov plovoucí není. Pod tímto příkrovem je pevnina, dokonce celý světadíl – Antarktida. Pokud by tento led roztál, hladina světového oceánu by se významně zvýšila.

K následujícím třem jednoduchým experimentů využijte mrazničky.  Tetrapakovou krabici se šroubovacím uzávěrem naplňte  po hrdlo  vodou a dejte večer do mrazničky - možná už ráno ji najdete  roztrženou. Menší verze stejného pokusu – brčko naplněné vodou ucpěte plastelínovými špunty a dejte do mrazničky. Jednoduchý důkaz skutečnosti, že při mrznutí vody v led se objem ledu zvětšuje. A co by se asi stalo, kdybyste dali zmrazit vodu v pouťovém balonku? Čekáte, že vyrobíte ledovou kouli? Vyzkoušejte a budete překvapeni.

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte, ale hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!