Cukr je v naší mysli neodmyslitelně spojen se sladkou chutí. Právě proto se s ním u potravin setkáváme téměř na každém kroku. Někdy dokonce ve větším množství, než je nám příjemné.
Na obalech potravin je cukr zpravidla zahrnut do položky sacharidy. Tak se totiž označuje skupina látek, do které cukr patří. Sacharidy jsou nesmírně rozšířené a tvoří většinu organické hmoty na povrchu Země. Jsou složeny z menších stavebních jednotek, které obsahují atomy uhlíku, vodíku a kyslíku.
Tím nejběžnějším cukrem, který má každý z nás v domácnosti, je cukr z cukrové řepy nebo třtiny, označovaný jako sacharóza. Setkat se ale můžete také s hroznovým cukrem neboli s glukózou. Pro lidské tělo jsou cukry důležitým a hlavně rychlým zdrojem energie, navíc s velmi příjemnou chutí. Sladká příchuť ale rozhodně není obecnou vlastností sacharidů. Lze spíše říci, že všechny cukry patří mezi sacharidy, avšak jen některé sacharidy jsou sladké.
O složení cukru se můžete přesvědčit jednoduchým experimentem. Uvedený postup se používá při výrobě karamelu. Stačí, když menší množství cukru krystalu umístíte na kovovou lžičku, vezmete si rukavici na vaření a lžičku budete v rukavici opatrně zahřívat nad plamenem svíčky. Cukr se začne pozvolna tavit, bude hnědnout (karamelizovat), až nakonec úplně zčerná.
Při zahřívání se totiž mění chemická struktura cukru a vznikají příjemně vonící látky, které jsou obsaženy v karamelu. Jakmile však zahřívání pokračuje, vodík a kyslík opustí (v podobě molekul vody) tavící se směs a na lžičce zůstane především uhlík, tvořící kostru původního cukru.
Vyzkoušet si můžete také jednoduchý experiment s hořením kostky cukru. Kostkový cukr je navíc tak trochu český vynález! Vymyslel jej v roce 1841 Švýcar Jakub Kryštof Rad, který byl v té době ředitelem dačické rafinerie cukru. Do té doby se cukr prodával ve velkých homolích, které se špatně porcovaly. Vraťme se však k pokusu. Kromě již zmíněné kostky cukru budete potřebovat také kleště či pinzetu, svíčku a cigaretový popel. Uchopte kostku cukru do kleští (opět si pro jistotu vezměte rukavici na vaření, kleště se mohou silně zahřát) a opatrně ji zahřívejte v plameni svíčky. Cukr se bude podobně jako v předchozím experimentu tavit a černat, rozhodně však nevzplane. Zkuste proto kostku cukru obalit v menším množství cigaretového popela a pokus zopakovat. Výsledek samozřejmě stejný nebude a kostka cukru začne hořet tlumeným, namodralým plamenem. Je zřejmé, že příčinou je právě cigaretový popel, ale proč?
Popel z cigaret se totiž chová jako katalyzátor, tedy látka, která do reakce vstoupí, urychlí ji, ale při reakci se nespotřebovává a z reakce vychází nezměněna. Zmíněnou urychlenou reakcí je oxidace sacharózy, při které se látka slučuje s kyslíkem a hoří. Bez katalyzátoru ale reakce probíhá velmi pomalu, a cukr proto nevzplane. Součástí cigaretového popela jsou i atomy těžkých kovů a právě na nich závisí průběh celého experimentu. Pokud jich je v popelu nedostatek, kostka cukru vůbec nemusí vzplanout.
Světélkující kostka S kostkovým cukrem lze provést ještě jeden zajímavý experiment. Abyste však jeho výsledek spatřili, je nutné pracovat ve tmě. Uchopte kostku cukru do kombinačních kleští, najděte si místo, kde vás nebude rušit žádný zdroj světla a asi deset minut setrvejte v naprosté tmě. Vaše oči si během této doby budou zvykat na nedostatek světla a v prvních minutách jejich citlivost výrazně vzroste.
Poté už stačí jediné, zacílit pohled směrem k ruce, ve které držíte kleště s kostkou cukru a kleště s kostkou stisknout (je vhodné vyzkoušet několik rychlostí stisku). Výsledkem bude samozřejmě rozdrcená kostka cukru, která se rozletí do okolí. Pokud však budete mít štěstí, můžete zahlédnout také tzv. triboluminiscenci – slabé, namodralé světélkování trvající jen kratičký okamžik.
V současnosti není triboluminiscence ještě dokonale pochopena a vysvětlena. I přesto existuje pravděpodobný scénář, který vznik modrého světélkování vysvětluje. Při rychlém drcení kostky cukru pohltí cukr část dodané mechanické energie a dochází k narušení jeho krystalků. Krystal se rozlomí na dvě části, z nichž jedna má nadbytek elektronů a druhá naopak jejich nedostatek.
Přebytečné elektrony okamžitě přeskočí na tu část krystalu, kde je jejich nedostatek. Na své cestě se však srážejí s dusíkem ze vzduchu, kterému předávají část své energie, čímž se dusík dostává do tzv. vybuzeného stavu. Při návratu z vybuzeného stavu je nadbytečná energie opět uvolněna, tentokrát však v podobě ultrafialového a slabého modrého záření. Lidské oči zaznamenají pouze modré světlo a tak je triboluminiscence poměrně nevýrazná.
***
Pokus se sladkou vůní
Vyzkoušejte si, jak se chová cukr za různých podmínek. Při zahřátí se taví a line se z něj příjemná vůně karamelu. Kostka cukru dokonce hoří - ale musíte jí k tomu pomoci.
Uchopte kostku cukru do kleští či pinzety a v rukavici na vaření ji zahřívejte v plameni svíčky. Cukr karamelizuje, ale nehoří.
Cukr na lžičce i kostka cukru se při zahřívání nevznítí. Reakce s kyslíkem totiž probíhá příliš pomalu.
pomůcky a chemikálie
svíčka zápalky kovová lžička pinzeta
kombinační kleště rukavice na vaření krystalový a kostkový cukr cigaretový popel
Zahřejte menší množství krystalového cukru na lžičce. Cukr se začne tavit, bude hnědnout a karamelizovat.
Při delším zahřívání získá směs na lžičce tmavou až černou barvu svědčící o přítomnosti velkého množství uhlíku.
Obalte kostku cukru v menším množství cigaretového popela a zahřívání v plameni svíčky zopakujte.
Kostka cukru obalená v cigaretovém popelu, který funguje jako katalyzátor reakce, hoří slabým namodralým plamenem a vydává výrazné syčivé zvuky.
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
