Zatímco některé chemické prvky jsou zcela bezbarvé, například plynný vodík, jiné mají typické zabarvení, díky kterému jsou poměrně snadno rozpoznatelné. Patří mezi ně také obyčejná síra, pro kterou je charakteristická žlutá barva.
Se sírou se přitom můžete setkat i v přírodě. Doprovází především vulkanicky aktivní oblasti či místa, ve kterých vyvěrají na povrch horké termální prameny. Všude tam se síra prozradí právě díky odstínům žluté barvy.
Zdá se tedy, že barva síry je prostě žlutá. Pokud ale na síru zapůsobíte tím správným způsobem, přinutíte ji během chvilky vystřídat několik barevných odstínů! Přesvědčit se o tom můžete i v jednoduchém chemickém experimentu.
Držák vyrobený z drátu Neobejdete se samozřejmě bez hlavní „hrdinky“, tedy síry. Budete jí potřebovat jen nepatrné množství, na několik sérií pokusů vám vystačí jedna kávová lžička. Síru si můžete koupit například v dobře vybavené drogerii, která prodává i jiné technické chemikálie. Na stejném místě lze sehnat i další sloučeninu, kterou je uhličitan draselný (tzv. potaš). Naopak třetí a poslední chemikálii glycerol, lidově také glycerín, koupíte v lékárně.
Připravte si i lihový kahan či nějaký podobný menší hořák. Podmínkou je, aby jej bylo možné vynést ven na čerstvý vzduch. Experiment totiž není vhodný pro uzavřené prostory. Nachystejte si také zkumavku s ohrnutým okrajem určenou pro zahřívání v plameni. Samozřejmě ji nebudete držet v ruce, a proto je nezbytný nějaký držák na zkumavky. Ten si můžete vyrobit i doma z kousku drátu, který několikrát těsně omotáte kolem hrdla zkumavky. Nezapomeňte na to, že tenčí drát z měkkého kovu (například z mědi) může v teple snadno změknout a ohnout se. Proto použijte drát dostatečně pevný a silný.
Aby síra změnila svou barvu, je nezbytné ji zahřívat. Pouze při změně teploty v rozmezí dvou set stupňů Celsia dojde k barevné proměně. Nebudete však zahřívat síru samotnou, ale síru v prostředí glycerolu. Zkumavku tedy naplňte z jedné třetiny touto olejovitou kapalinou a přidejte k ní takové množství práškové síry, které odpovídá svým objemem přibližně jednomu zrnku čočky. Poté do zkumavky nasypte i stejné množství uhličitanu draselného a vzniklou směs dobře promíchejte například pomocí špejle.
Ještě než se dáte do samotného zahřívání, vyzbrojte se ochrannými brýlemi, pláštěm a třeba i plátěnými rukavicemi. Při zahřívání totiž bude směs ve zkumavce vřít a mohla by vystříknout ven. Platí jedno důležité pravidlo – zkumavku zahřívejte tak, aby její ústí směřovalo do místa, kde nemůže nikoho ohrozit. Tedy především směrem od sebe a od jiných osob.
Poté už se můžete pustit do samotného zahřívání směsi v plameni kahanu. Zkumavkou po celou dobu mírně pohybujte tak, aby plamen zahříval nejen dno zkumavky, ale celou její dolní část.
Směs uvnitř zkumavky je na začátku čirá a bezbarvá. S nárůstem teploty nejdříve získá slabě zelený odstín, který po chvíli přejde v olivově zelenou a posléze dokonce i tmavězelenou až modrozelenou barvu. V tom okamžiku se už glycerol začíná blížit bodu varu. O něco později se zelené zabarvení změní v načervenalý či naoranžovělý odstín. Ani to však není konec, oranžovou barvu vystřídá světlounce žluté a nakonec i medově žluté zabarvení. V tuto chvíli již celý pokus končí a směs uvnitř zkumavky vře. Finální barva je nevratná a nezmění se ani poté, co obsah zkumavky pozvolna vychladne na pokojovou teplotu.
V průběhu reakce možná ucítíte nepříjemný a mírně štiplavý zápach. To je plyn akrolein, který vzniká při zahřívání glycerolu. Právě kvůli němu je nezbytné experiment provádět někde venku. Akrolein je totiž dráždivá a jedovatá látka, která se v malém množství objevuje třeba i v přepálených tucích při smažení.
Proč ale ke změně barev vlastně dochází? Vše má na svědomí tzv. koloidní síra. Obecně jsou za koloidy považovány částice nějaké látky s rozměry v řádu jednotek až stovek nanometrů (miliardtin metru), které jsou rozptýleny uvnitř látky jiné.
V případě našeho experimentu se tedy jedná o nepatrné částice síry rozptýlené v glycerolu. Povaha těchto koloidních částic, které se skládají z atomů síry, ovlivňuje i barvu směsi. Původně prášková a v podstatě hrubozrnná síra se v glycerolu při jeho zahřívání rozpustí za vzniku extrémně drobných koloidních částeček. S rostoucí teplotou se uspořádání a velikost koloidních částic mění, což se projeví právě změnou optických vlastností směsi uvnitř zkumavky.
Barevnost navíc ovlivňují i další chemické sloučeniny, které při zahřívání vznikají. Jedná se především o tzv. polysulfidy obsahující řetězce složené hned z několika atomů síry. Tak jako tak, člověk jenom zírá, co dokáže síra...
Obrázek
Chameleon, který mění barvu podle teploty
Pestré barevné škály se dočkáte, když budete zahřívat síru. Stačí ji dát do zkumavky společně s olejovitou kapalinou glycerolem a uhličitanem draselným.
Pomůcky a chemikálie profesionální nebo drátěný držák na zkumavky zkumavka uhličitan draselný (potaš)
prášková síra glycerol lihový kahan sirky lžička
Zkumavku je nezbytné uchytit do držáku
Do zkumavky nasypte trochu práškové síry a stejné množství uhličitanu draselného
Zkumavku se sírou a uhličitanem draselným naplňte asi z jedné třetiny glycerolem, čímž vznikne čirá směs
Směs opatrně zahřívejte v plameni lihového kahanu: při zahřívání roste teplota glycerolu a směs uvnitř zkumavky postupně mění barvu v zelenkavou, olivovou a modrozelenou, při dalším zvýšení teploty
přichází červenavé nebo naoranžovělé zbarvení a nakonec proměna ve světle žlutou
Zatímco uhličitan draselný je bílá, ničím nenápadná látka, síra se prozradí svou žlutou barvou
O autorovi| Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
