Málokterý materiál by mohl být lepším synonymem pro nečistotu a špínu než černé uhlí, od kterého si ušpiníte ruce již při letmém dotyku. Představa, že s uhlím něco vyčistíte, tedy není příliš reálná.
Řada látek však svými vlastnostmi na první pohled klame a nejinak tomu bude i v tomto případě. Hned na začátek však musím dodat, že uhlí, které v pokusu použijete, tak úplně obyčejné není!
Nebudete ho totiž hledat ve sklepě, ale v domácí lékárničce, kde se pravděpodobně ukrývá ve formě tablet pod názvem živočišné (aktivní) uhlí. Určitě jste se s ním už někdy setkali. Při dotyku snadno ulpí část tmavého materiálu na vaší kůži. Jinak je ale celá tableta poměrně pevná, neboť je tlakem lisována z práškového materiálu.
Abyste se přesvědčili o výjimečných vlastnostech aktivního uhlí, budete potřebovat nějaký znečištěný roztok. Nejlépe takový, ve kterém částečky nečistot pouhým okem vůbec neuvidíte. Dobře vám poslouží nějaká barevná limonáda, ať už bude mít černou, žlutou nebo červenou barvu.
„Nečistotou“ v limonádě jsou chemické látky fungující jako barviva. Díky nim má limonáda mnohem atraktivnější vzhled, který zpravidla odkazuje na její příchuť. Pokud byste však měli pocit, že například červená barva má svůj původ ve skutečných jahodách, budete zklamáni. I zde si prosadila svou chemie a naprostá většina dnešních potravinářských výrobků je dobarvována umělými barvivy, která se skutečnými potravinami nemají příliš společného.
Filtrační papír nestačí Jak však odstranit barvivo z limonády? V první fázi si můžete vyzkoušet jeden z nejběžnějších postupů, který se užívá také při úpravě pitné vody a jmenuje se filtrace. Z filtračního nebo savého papíru si vystřihněte kruh o průměru asi 15 cm. Poté přeložte kruh na polovinu a vzniklý půlkruh opět na polovinu tak, abyste dosáhli kuželovitého tvaru. Díky tomu vám mírně rozevřený filtrační papír skvěle zapadne do trychtýře. Trychtýř s filtračním papírem poté vložte do skleničky a nalijte do něj několik mililitrů limonády. Po chvíli limonáda proteče skrz filtrační papír, zůstane však zcela nezměněna a bude mít také svou původní barvu.
Celý postup nyní zopakujte s drobnou změnou. V hmoždíři či malé třecí misce rozdrťte na prášek asi pět tablet živočišného uhlí. Můžete je také důkladně zabalit do archu z pevnějšího papíru a na nějaké tvrdší podložce pak tablety rozdrtit opatrnými údery kladívka. Vzniklý tmavý prášek vsypte do sklenice a nalijte na něj asi 50 ml limonády. Sklenici uzavřete víčkem a její obsah chvíli intenzivně protřepávejte.
Nyní opět zopakujte předešlý postup. Trychtýř s filtračním papírem umístěte do čisté sklenice a na filtrační papír nalijte nehezky vypadající směs limonády a aktivního uhlí. Chvíli potrvá, než se tekutina po drobných kapkách dostane přes filtrační papír. Na první pohled je však jasné, že její barva již není tak intenzivní! Na dně sklenice se dokonce může objevit úplně čirá tekutina! Jak je to možné?
Barva zůstane v uhlí Aktivní uhlí, které jste v experimentu použili, je zvláštní formou prvku uhlíku. Jeho částečky jsou protkány celou řadou drobných dutinek a záhybů. Jde tedy o velmi pórovitý materiál. Jeden gram této látky má povrch velký asi tisíc metrů čtverečních! Na povrchu tohoto materiálu navíc velmi dobře ulpívá celá řada jiných látek. Této vlastnosti se říká adsorpce.
Filtrační papír tvoří vlákna celulózy, která vytvářejí tak jemné „síto“, že jeho jednotlivé otvory rozhodně neodhalíte očima. Protože jsou částice umělého barviva z limonády velice malé, projdou filtračním papírem zcela bez problémů. Právě proto se v první fázi experimentu čištění nezdařilo.
Po přidání aktivního uhlí do limonády však barviva a jiné nesmírně malé „nečistoty“ přilnou na povrch uhlí. Navíc se dostanou do jeho jemných záhybů a dutinek. Takto uvězněný materiál pak zůstává na uhlí také v průběhu filtrace. A protože jsou částečky rozdrceného uhlí výrazně větší než mikroskopické otvory ve struktuře filtračního papíru, přes hustou síť celulózových vláken zkrátka neprojdou.
Celý pokus můžete zopakovat také s vodou obarvenou inkoustem nebo nějakým jiným výrazným barvivem. Čím více živočišného uhlí použijete, tím lepší bude výsledek.
Adsorpčních vlastností aktivního uhlí se využívá právě při čištění různých látek a je jedno, zda jde o směsi kapalné nebo plynné. Naleznete ho ve filtrech na pitnou vodu nebo třeba v plynových maskách. Jeho schopnosti vázat na sebe plynné či toxické částice se proto využívá také při střevních potížích, kdy jsou problematické látky adsorbované na povrchu aktivního uhlí odvedeny bezpečně z těla ven.
Uhlí umí špinit i čistit Pomocí živočišného uhlí, které vám snadno zamaže ruce, můžete zbavit vodu nečistot. Přesvědčit se o tom můžete odfiltrováním barvy z červené nebo černé limonády. pomůcky a chemikálie dvě skleničky s víčkem menší trychtýř hmoždíř či třecí miska filtrační nebo savý papír barevná limonáda živočišné (aktivní) uhlí
Filtrační papír poskládejte tak, že papírový kruh přeložíte napůl a vzniklý půlkruh opět přeložíte; získáte tak kuželovitý filtrační papír, který perfektně padne přímo do trychtýře
Pokud přes filtrační papír přefiltrujete pouze barevnou limonádu, nedojde k žádné změně a barvivo zůstane v limonádě
Pět tablet aktivního uhlí rozdrťte na jemný prášek
Do malé skleničky nalijte asi 50 ml limonády a přidejte práškové aktivní uhlí; poté skleničku pečlivě uzavřete víčkem a směs dobře promíchejte
Pro srovnání je na obrázku čistá limonáda (vlevo) a limonáda s aktivním uhlím (tmavší sklenička)
Limonádu s aktivním uhlím přefiltrujte do čisté skleničky
Výsledkem je čirá limonáda zbavená umělých barviv
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
