Tepelná energie uvolněná při hoření pomáhala chemikům uskutečnit celou řadu reakcí, které by za normálních podmínek vůbec neprobíhaly. V plameni bylo také možné tavit a ohýbat sklo, ze kterého vznikaly důmyslné aparatury. Význam ohně pro chemii tedy rozhodně nelze opomenout.
Proč vlastně látky hoří Chemickou reakcí je však i samo hoření. Zajímá vás, proč látky hoří? Pak si vyzkoušejte následující experiment.
Každý se už někdy setkal s tím, že dřevo v kamnech či krbu nechtělo příliš hořet a pouze žhnulo a doutnalo. V takovém případě je prvním krokem zpravidla foukání do ohně. Výsledkem je prudké rozžhavení uhlíků, po kterém se záhy objeví i plameny. Foukáním se totiž do míst, ve kterých se nachází žhnoucí materiál, dostává větší množství vzduchu.
A právě ve vzduchu je obsažen plyn, který je pro hoření naprosto nezbytný – kyslík. Po chemické stránce je totiž hoření oxidací, tedy procesem, při kterém se atomy hořící látky slučují s kyslíkem. Výsledkem takové reakce jsou většinou plynné produkty a velké množství energie, která v podobě tepla uniká do okolí.
Například dřevo či papír obsahují uhlovodíky, jejichž molekuly jsou složeny z atomů uhlíku a vodíku. Právě ty se účastní hoření a slučují se s kyslíkem na plynný oxid uhličitý a vodu v podobě vodní páry.
Význam kyslíku pro hoření si můžete ověřit jednoduchým pokusem. Budete k němu potřebovat látku, ze které lze kyslík poměrně snadno uvolnit. Výborně se k tomu hodí tříprocentní roztok peroxidu vodíku. Seženete ho v lékárně nebo v drogerii. Jeho schopnosti uvolnit kyslík se využívá také při dezinfekci ran.
Možná narazíte i na roztoky peroxidu vodíku s vyšší koncentrací (10procentní nebo 30procentní), pak je nezbytné takový roztok naředit vodou. Dávejte pozor, abyste si peroxidem o vyšších koncentracích nepolili pokožku nebo oděv! Jeho oxidační vlastnosti se totiž projevují také tím, že je žíravý a odbarvuje. Toho se využívá například při úpravě vlasů do blond odstínů. S koncentrovaným peroxidem proto pracujte v rukavicích a v ochranných brýlích.
Peroxid vodíku je poměrně nestálá chemikálie, jejíž molekula se skládá ze dvou atomů vodíku a dvou atomů kyslíku. Pozvolna se samovolně rozkládá na vodu a kyslík, který uniká z roztoku. Tento rozklad lze velmi účinně urychlit pomocí některých látek, které se označují jako katalyzátory. Ty se vlastní chemické reakce neúčastní a vycházejí z ní nezměněny, takže je lze opakovaně použít. Mají však zásadní vliv právě na průběh reakce. Vhodným katalyzátorem rozkladu peroxidu vodíku je například manganistan draselný (hypermangan), který můžete koupit v lékárně.
Do vyšší a úzké sklenice o objemu přibližně 200 ml nalijte asi 30 ml tříprocentního peroxidu vodíku (vyvarujte se použití peroxidu s vyšší koncentrací). Připravte si asi čtvrt kávové lžičky manganistanu draselného, zápalky a špejli a nasaďte si ochranné brýle.
Poté vhoďte opatrně krystalky manganistanu draselného do peroxidu vodíku. V roztoku se ihned objeví velké množství bublinek kyslíku. Reakce probíhá s velkou intenzitou a obsah sklenice se zahřívá. Směs může někdy i vyprsknout, proto je vhodnější vyšší sklenice. Prudce vzplane žlutobílý plamen Odstupte kousek od sklenice a zapalte dřevěnou špejli. Nechte ji chvíli hořet a pak plamen sfoukněte. Ohořelý konec by měl zůstal stále žhavý. Zasuňte rozžhavený konec zvolna do sklenice s peroxidem vodíku, dávejte přitom pozor, aby se neponořil do roztoku. Jakmile se dostane rozžhavené dřevo do kontaktu s kyslíkem, prudce vzplane velmi jasným žlutobílým plamenem. Celý pokus lze několikrát zopakovat, protože kyslík bude z roztoku unikat poměrně dlouhou dobu.
Z roztoku peroxidu vodíku uniká velké množství kyslíku, které se hromadí ve sklenici a vytlačuje z ní původně přítomný vzduch. Rozžhavenou špejli tak vlastně zanoříte do atmosféry extrémně bohaté na kyslík, což okamžitě podpoří hoření a špejle vzplane.
Běžná pozemská atmosféra obsahuje 21 procent kyslíku a to na opětovné samovolné vznícení špejle zpravidla nestačí. Ve sklenici je však zastoupení kyslíku výrazně větší, takže se skomírající oxidace probíhající na povrchu žhnoucí špejle promění v bouřlivou reakci doprovázenou plameny.
***
Tajemný žhář Doutnající uhlíky začnou plápolat jasným plamenem, když do nich foukáním vháníme kyslík. Význam tohoto plynu pro hoření si můžete ověřit jednoduchým pokusem.
Nasaďte si ochranné brýle a do roztoku peroxidu vodíku vhoďte asi čtvrt kávové lžičky manganistanu draselného
Peroxid vodíku se účinkem manganistanu draselného bouřlivě rozkládá na vodu a kyslík, který uniká v podobě bublinek z roztoku
Do sklenice nalijte asi 30 ml tříprocentního peroxidu vodíku; pokud seženete peroxid vodíku o vyšší koncentraci, musíte jej na požadovanou koncentraci naředit vodou
manganistan draselný (hypermangan) tříprocentní peroxid vodíku ochranné brýle
Do sklenice zasuňte rozžhavenou špejli, dávejte však pozor, abyste ji neponořili do roztoku
Vlivem velkého množství kyslíku ve sklenici vzplane rozžhavená špejle oslnivým žlutobílým plamenem
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
