Dnes zjistíme, jak funguje mýdlo a co ovlivňuje jeho čisticí schopnost. Připravte si zcela obyčejné (jádrové) mýdlo na praní, minerálku, destilovanou vodu a tři skleničky. Současná tělová mýdla pro pokus vhodná nejsou, protože obsahují řadu příměsí, které by mohly negativně ovlivnit průběh experimentu.
Soudě dle reklamy, je tvrdá voda jednou z největších pohrom domácnosti a může jí konkurovat snad jen požár. Téměř každý reklamní spot zabývající se praním obsahuje i zmínku o vodním kameni, který po čase zcela zákeřně a v tichosti zničí pračku. Měli bychom se tedy tvrdé vody skutečně obávat? V duchu hesla „poznej svého nepřítele“ bude nejlepší, když se nejdříve podíváme na to, co to tvrdá voda vlastně je.
Běžná pitná voda, která se k nám dostává ve vodovodním řadu, neobsahuje pouze molekuly vody H2O složené z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku, ale také velké množství rozpuštěných látek. Ty jsou ve vodě přítomny ve formě tzv. iontů, tedy částic s kladným (kationty) či záporným (anionty) elektrickým nábojem. Ve vodě tak nalezneme například hořečnaté, vápenaté či sodné kationty nebo uhličitanové, chloridové, křemičitanové či síranové anionty. A právě přítomnost sloučenin, jež obsahují hořečnaté či vápenaté kationty, ovlivňuje tzv. tvrdost vody. Čím více je těchto látek ve vodě rozpuštěno, tím je tvrdost vody vyšší.
Rozdílné vlastnosti tvrdé a měkké vody si můžete ověřit docela snadno. Připravte si tři skleničky. Do jedné nalijte půl decilitru tvrdé minerální vody, která obsahuje velké množství rozpuštěných látek. Jejich přehled včetně množství naleznete na obalu láhve. Do druhé skleničky nalijte stejné množství obyčejné vody z vodovodu a do třetí dejte vodu destilovanou, která jako jediná neobsahuje téměř žádné rozpuštěné látky.
Do každé skleničky poté nastrouhejte několik malých hoblinek obyčejného mýdla. Následně každou skleničku uzavřete dlaní nebo víčkem a důkladně s ní zatřeste. Výsledkem bude samozřejmě pěna, její množství v jednotlivých skleničkách však bude rozdílné. Nejvíce pěny vznikne v případě velmi měkké destilované vody, naopak tvrdá minerální voda bude pěnit jen málo.
Příčinou je zvýšený obsah rozpuštěných hořečnatých a vápenatých kationtů. Z chemického hlediska je mýdlo sodnou solí vyšší karboxylové kyseliny, a obsahuje tedy i kationt sodíku. Ve vodě však může být tento sodný kationt snadno nahrazen kationty hořečnatými či vápenatými. Tím se však změní povaha původní molekuly mýdla a namísto látky, která je ve vodě dobře rozpustná, vznikne chemická sloučenina rozpustná jen obtížně. Ta se pak ve vodě spíše sráží do jemných vloček, které určitě naleznete ve sklenici s minerální vodou. Mýdlo je tím částečně znehodnoceno, a právě proto se v tvrdé vodě nepere příliš dobře.
Vodní kámen, to je prevít Se sloučeninami hořčíku či vápníku se můžete setkat také v podobě tzv. vodního (či kotelního kamene), který pokrývá topné spirály v rychlovarných konvicích a pračkách nebo se objevuje na stěnách hrnců všude tam, kde je zvýšená tvrdost vody.
Před ohřevem vody jsou ve vodě přítomny sloučeniny nazývané hydrogenuhličitany (hořečnaté či vápenaté), které jsou ve vodě rozpustné. Po převaření však dochází ke vzniku nerozpustných uhličitanů a k jejich následnému usazení na kovových částech. Vodní kámen poté znesnadňuje přenos tepla z topné spirály do vody a nezanedbatelně zvyšuje spotřebu elektrické energie.
Bojovat s vodním kamenem můžete snadno i doma. Dobře známé je například jeho rozpouštění pomocí slabé kyseliny citronové. Pokud tedy máte ve vaší rychlovarné konvici kovovou spirálu potaženou nažloutlou vrstvou vodního kamene, nalijte do konvice dostatečné množství vody a přidejte do ní několik kávových lžiček kyseliny citronové (lze ji zakoupit v potravinách). Ihned se objeví drobné bublinky - hořečnaté a vápenaté uhličitany se v kyselém prostředí rozkládají, uvolněný oxid uhličitý putuje do vzduchu a hořečnaté či vápenaté ionty zase přecházejí do roztoku. Čištění značně urychlíte, pokud vodu v konvici navíc zahřejete až k bodu varu.
O přítomnosti rozpuštěných látek ve vodě se můžete přesvědčit v jednoduchém testu. Nalijte na dno dokonale vyleštěné skleněné mističky pár mililitrů vody a nechte ji odpařit. Pokud je voda tvrdá, zůstanou na skle patrné šedobílé stopy. Jde samozřejmě o látky původně rozpuštěné ve vodě.
A jak vlastně funguje mýdlo? Jednoduše řečeno, molekula mýdla má dvě části. Jedna má tzv. hydrofilní charakter, což znamená, že je ve vodě rozpustná. Naopak druhá část molekuly se chová zcela opačně a ve vodě se nerozpouští. Navíc k sobě váže látky podobné povahy. Právě na tuto tzv. hydrofobní část se mohou navázat částice špíny (například mastnota apod.), které jsou pak díky hydrofilnímu konci vtaženy do vody, kde zůstávají i po vyprání.
***
Není voda jako voda
Ve tvrdé vodě se mýdlo rozpouští hůř než ve vodě měkké, takže se v ní hůř myjí ruce a pere prádlo. Přesvědčit se o tom můžete v jednoduchém pokusu s minerálkou a destilovanou vodou.
Do první skleničky nalijte asi půl decilitru minerálky, do druhé stejně vody z vodovodu a do třetí destilovanou vodu
Pomůcky a chemikálie tři skleničky skleněná miska obyčejné (jádrové) mýdlo na praní minerálka destilovaná voda
Množství pěny ve skleničkách se výrazně liší v závislosti na použitém druhu vody a na její tvrdosti
V tvrdé vodě se mýdlo nerozpouští, ale sráží se na bílé částečky na hladině (vpravo je detail této sraženiny)
Každou skleničku uzavřete dlaní a důkladně protřepejte
Do všech skleniček nastrouhejte několik malých hoblinek mýdla
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
