V předminulém století putovali po českých zemích pokoutní prodejci, kteří důvěřivým hospodyňkám nabízeli ke koupi bílý prášek podporující hoření v kamnech. Stačilo přihodit hrstku tohoto prostředku do ohně a plameny rázem získaly intenzivní žlutou barvu. S výhřevností už to ale tak slavné nebylo a hospodyňky brzy zjistily, že palivo neušetří a oběd rychleji neuvaří. Do svých kamen totiž sypaly obyčejnou kuchyňskou sůl.
Ve stejné době zahřívali neznámé látky v plamenech kahanů také mnozí chemici. Jejich cílem ovšem nebylo zvýšení výhřevnosti plamene, nýbrž analýza zkoumaného materiálu. Ukázalo se totiž, že některé sloučeniny výrazně barví plamen kahanu. Chemici brzy přišli na to, že zabarvení plamene mají na svědomí určité kovové prvky, které jsou ve sloučeninách přítomny. Navíc se ukázalo, že každý z prvků barví plamen poněkud jiným způsobem. Pokud se tedy v plameni objevil charakteristický odstín, bylo zřejmé, že je daný prvek ve vzorku přítomen. Kupříkladu sodík zabarvoval plamen do žluta. Stejně tak se ale choval i chlorid sodný neboli kuchyňská sůl. A právě této vlastnosti sodíku zneužívali již zmínění podomní prodejci.
Nádherně barví plamen zejména prvky, jež náleží mezi alkalické kovy či kovy alkalických zemin. Například lithium zabarvuje plamen purpurově červeně, draslík růžovofialově, cesium a rubidium fialově, vápník oranžovočerveně, stroncium karmínově červeně a baryum zeleně.
Velmi jednoduché a přitom poměrně účinné plamenové zkoušky se mezi chemiky i spřízněnými vědci rychle rozšířily a staly se jednou z prvních technik moderní analytické chemie. I když byly již dávno překonány mnohem sofistikovanějšími a především výrazně přesnějšími metodami, neexistuje snad chemik, který by si je nevyzkoušel. Plamenové zkoušky jsou totiž nejen zajímavé, ale také krásné.
Chtěli byste si práci průkopníků analytické chemie vyzkoušet? Pokud ano, pak si připravte menší plynový hořák, špejle a kousek ocelového drátku. Nejlepší jsou hořáky poskytující silně okysličený, téměř bezbarvý plamen. Seženete je například v modelářských potřebách nebo supermarketech s technickým zbožím.
Nejvýrazněji bude zářit sůl Z tenkého ocelového drátku a špejle si připravte jednoduchou pomůcku, jejímž prostřednictvím budete vkládat vzorky do plamene. Omotejte asi sedm centimetrů dlouhý drátek kolem jednoho z konců špejle a na volném konci drátku udělejte malou kličku (očko) o průměru méně než jeden milimetr. Špejlí s drátkem na konci si připravte hned několik, na každý zkoumaný vzorek totiž budete potřebovat právě jednu samostatnou špejli.
Teď už zbývá pouze obstarat vzorky, jež obsahují prvky barvící plamen. V domácnosti určitě naleznete kuchyňskou sůl (chlorid sodný) nebo křídu (uhličitan vápenatý), v lékárničce možná máte hypermangan (manganistan draselný) a v zahradnických potřebách zase modrou skalici (pentahydrát síranu měďnatého). Od každé z těchto chemických látek budete potřebovat jen nepatrné množství.
Ještě před tím, než začnete se vzorky pracovat, je potřeba drátěné kličky vyžíhat neboli opálit v plameni hořáku. Odstraníte tak povrchové nečistoty, které by vnášely do plamene rušivé zabarvení. Dokonale vyžíhaný drátek plamen téměř nebarví a ponechává mu jeho původní namodralý odstín.
Drobné krystalky vzorku můžete do očka nabrat přímo, mnohem lepší je ale rozpustit zkoumanou látku v půl mililitru destilované vody (látky přidejte tolik, dokud se nepřestane rozpouštět) a teprve do tohoto roztoku namáčet očko.
Opatrně pracujte především s hypermanganem, jehož krystalky barví nejen plamen, ale při styku s vlhkostí také ruce i všechno ostatní. Navíc mohou mírně prskat. U síranu měďnatého mějte na paměti, že se jedná o jedovatou látku. Na každý vzorek vždy použijte novou a dokonale vyžíhanou drátěnou kličku. V opačném případě by byla barva plamene ovlivněna, nebo dokonce přehlušena předchozím vzorkem. Sodík v kuchyňské soli zabarví plamen žlutě, měď v modré skalici zeleně, draslík v hypermanganu fialově a vápník v křídě zase oranžově.
Zabarvení plamene nebude nikterak výrazné a objeví se zejména na počátku zahřívání. Proto je vhodné pracovat v zatemnělé místnosti. Nejvýrazněji bude zářit chlorid sodný. Pokud byste se na jeho plamen podívali spektroskopem, který jste si mohli postavit v minulém dílu tohoto seriálu, zahlédli byste v něm spektrální čáry sodíku.
A odkud se barva plamene vlastně bere? Mají ji na svědomí některé elektrony z atomů zahřívaných kovových prvků. Po zahřátí v plameni přijmou energii a vybudí se. V tomto tzv. excitovaném stavu ale nezůstanou dlouho a následně energii opět vyzáří do okolí. A právě tuto energii pak vnímáme jako viditelné světlo určité barvy.
S jistým druhem „plamenových zkoušek“ se ostatně můžete setkat i v běžném životě. Stačí zhlédnout průměrný ohňostroj. Naprostá většina barev, které při něm zahlédnete, totiž souvisí s již zmíněnými kovovými prvky.
***
Pokoutní prodejci v 19. století nabízeli hospodyňkám „zázračný prášek“ do kamen, pod kterým se ukrývala obyčejná sůl. Ověřte si, jak dokážou různé chemikálie pozměnit vlastnosti plamene.
Pomůcky a chemikálie
tenký ocelový drát
malý plynový hořák
kuchyňská sůl
křída
špejle
nůžky
hypermangan
modrá skalice
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik, pracuje ve Hvězdárně a planetáriu v Brně
