Vedci občas musia pracovať aj s hmotou, ktorú nevidia. Experimentovať s objektmi, ktoré sú pre ľudské oko neviditeľné, nie je ľahké, ale určite je možné. Tu sú dva malé pokusy na prácu s neviditeľným plynom – oxidom uhličitým.
Videonávod týchto pokusov, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Pomôcky
Ocot, sóda bikarbóna, dva väčšie poháre, sviečky, zápalky, lyžička, bublifuk
Hasenie plynom
Postup: Na bezpečné miesto si pripravíme sviečky a zapálime ich. Do prvého pohára nalejeme na dno do výšky 1 cm ocot a pridáme lyžičku sódy bikarbóny. V pohári prebehne búrlivá reakcia, penenie. Počkáme, kým pena opadne, a pomaly prelejeme plyn, ktorý sa vytvoril nad penou, do druhého pohára, pričom si dávame pozor, aby sme nepreliali ani kvapku tekutiny z prvého pohára. Plyn z druhého pohára potom postupne vylievame na zapálené sviečky.
Pozorovanie: Nad penou v prvom pohári nevidíme nič – teda len vzduch. Na správne prelievanie plynu je dobré si predstaviť, že máme pohár plný vody a pokúšame sa ju preliať. Vtedy s veľkou úspešnosťou prelejeme správne aj plyn, ktorý sa vytvoril reakciou. Takisto zdanlivo prázdny druhý pohár vylievame na sviečky postupne, akoby sme z neho chceli vyliať vodu.
Vysvetlenie: Reakcia medzi sódou bikarbónou a octom prebieha v dvoch krokoch, ale celý proces sa dá zhrnúť do rovnice: sóda bikarbóna (hydrogénuhličitan sodný) + ocot (kyselina octová) poskytnú oxid uhličitý + vodu + ión sodný + octanový ión: NaHCO3 + HC2H3O2 → NAC2H3O2 + H2O + CO2. Prvé dve látky sú pritom tekuté a iba oxid uhličitý je plyn. Takže v prvom pohári nám vznikne tekutina a nad ňou plyn. Oxid uhličitý má väčšiu hustotu ako vzduch a tak zostane uväznený v pohári. Plyny sú tekutiny a dajú sa prelievať rovnako ako voda. Preto pri opatrnej manipulácii dokážeme oxid preliať do druhého pohára.
Na horenie sú potrebné dve základné látky, a to kyslík a nejaký druh paliva. Palivom je v našom prípade vosk. Ak teda na oheň nalejeme oxid uhličitý, pripravíme ho o kyslík a plameň zhasne.
Plávanie na CO2
Postup: Do pohára nalejeme na dno do výšky 1 cm ocot a pridáme lyžičku sódy bikarbóny. V pohári prebehne búrlivá reakcia, penenie. Už počas penenia môžeme ponad pohár vyfukovať bubliny. Dávame si pozor, aby sme pri vyfukovaní bublín nefúkali do pohára, čím by sme premiešali oxid uhličitý s okolitým vzduchom.
Pozorovanie: Niektoré bubliny padajú do pohára a niektoré mimo neho. Tie, ktoré padajú mimo pohára, padajú priamo a dopadnú až na stôl. Tie, ktoré padajú do pohára, sa niekde zastavia, prípadne sa odrazia ako na trampolíne, alebo sa nalepia na vnútro pohára. Pre nás sú zaujímavé práve bubliny, ktoré zostanú niekde vo vzduchu plávať alebo poskakujú.
Vysvetlenie: Oxid uhličitý je hustejší ako vzduch a teda aj hustejší ako bublinky plnené vzduchom. Preto sa bubliny vznášajú niekde na rozhraní vzduchu a oxidu. Prúdenie vzduchu však relatívne rýchlo spôsobí premiešanie oxidu s okolitým vzduchom, preto sa tento jav dá pozorovať len krátko.
Zaujímavosti z praxe
Oxid uhličitý je pre človeka nejedovatý plyn, pri vysokých koncentráciách však dochádza k malátnosti, poruche vedomia, bezvedomiu a následne k uduseniu. To vedia aj vinári, ktorí pri kvasení burčiaku v pivniciach majú vždy zapálenú sviečku. Pri kvasení ostáva oxid uväznený v pivnici a vytláča vzduch mimo nej. Ak sviečka zhasne, vinári vedia, že musia pivnicu rýchlo opustiť.
Snehové hasiace prístroje využívajú techniku dusivého a chladiaceho efektu. Zvýšená koncentrácia oxidu uhličitého, ktorý obsahujú, spôsobí vytlačenie kyslíka, obmedzí jeho prísun, a tým požiar následne zlikviduje.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu: sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 11/2021. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
