Kleopatra, Hannibal a ocet

files/Clanky/Images/47_Kleopatra.jpg

Ocet vzniká octovým kvašením, tzv. fermentací. Například vinný ocet vzniká kvašením vína, potravinářský ocet kvašením tekutin obsahujících alkohol. Vlivem bakterií rodu Acetobacter dochází během tohoto procesu k oxidaci alkoholu na kyselinu octovou. Tento proces byl znám a hojně využíván už ve starověku. O vzniklém octu panovaly přímo fantastické představy.

Římský dějepisec Livius píše, že kartaginský vojevůdce Hannibal na svém postupu ze Španělska přes jižní Francii a Alpy do Itálie rozpouštěl octem skály, stojící mu v cestě. Pokud byly z vápence, teoreticky tuto možnost nevylučujeme.

Ještě odvážnější experimentátorkou s octem byla egyptská královna Kleopatra. Ta se totiž při jednom obědě údajně vsadila, že to, co sní k obědu, přijde na milión sestercií. Sázku prý vyhrála, když rozpustila své vzácné perly v octě a vypila je. Z chemického hlediska je i toto možné, jen je nám líto jak vzácných perel, tak Kleopatřina trávícího traktu. Perly jsou totiž také z uhličitanu vápenatého, který se opravdu v octě rozpouští. Prakticky si tuto reakci můžeš vyzkoušet doma s vajíčkem, které naložíš do octa. Po několika dnech zjistíš, že jeho skořápka se rozpustila. Podobný pokus si můžeš vyzkoušet i s ulitou nebo lasturou, všechny tvoří výše zmíněný uhličitan vápenatý. Konzumaci vzniklé tekutiny ti však rozhodně nedoporučujeme…

Literatura:

  1. Malijevská, Ivona et al. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013. 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. File:Frederick Arthur Bridgman - Cleopatra on the Terraces of Philae.JPG.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frederick_Arthur_Bridgman_-_Cleopatra_on_the_Terraces_of_Philae.JPG. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Zapalovač jako droga

files/Clanky/Images/46_zapalovac.jpg

Každý školák zná zapalovače, propan-butanové lahve a hořáky, ale jen málokoho by napadlo, že je možné je použít i jinak, než k čemu jsou určené. Ve směsi, která se pro tyto účely prodává, jsou kromě propanu a butanu i další uhlovodíky – propen, buten, butadien, malé množství methanu, ethanu a jiné. Všechny tyto plyny působí dusivě a narkoticky. A přesně toto sebedestruktivní jedince láká.

V sociálně slabších vrstvách, především u mladých lidí, se rozšířila inhalace propan-butanu ze zapalovačů. V internetových diskuzích přirovnávají účinek této směsi k účinkům LSD. Vzhledem k tomu, že plyny jsou ve vyšších koncentracích dusivé, mohou někteří zaplatit za výlet do neprobádaných končin tím nejcennějším. Odstrašující je příklad patnáctiletého chlapce Martina z Czestochowie, který zemřel na školním hřišti. Z výsledku pitvy bylo potvrzeno, že v těle chlapce byl přítomen propan-butan. Následovala úmrtí dvou polských chlapců, pitva opět prokázala přítomnost propan-butanu.

Řešení bohužel neexistuje, prodej zapalovačů bude sotva zakázán. Přesto bychom tě chtěli od podobných experimentů odradit. Doufáme, že se i nadále se budeš s propan-butanem setkávat jen při vaření a na stránkách učebnic. 

Literatura:

  1. PATOČKA, Jiří. Smrt následkem inhalace propan-butanu. Toxicology [online]. roč. 2006 [cit. 2014-11-20]. Dostupné z: http://www.toxicology.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=35.
  2. Kimmo PalosaariWhite lighter with flame.JPGhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:White_lighter_with_flame.JPG?uselang=cs. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Houba, která mluví s bohy

Houba, která mluví s bohy

files/Clanky/Images/45_muchomurka.jpg

Muchomůrka červená je pravděpodobně nejstarším a nejrozšířenějším halucinogenem, který kdy lidstvo poznalo. Je ztotožňována se staroindickým narkotikem sómou, jejíž pomocí údajně vstupovali dávní obyvatelé údolí Gangy do kontaktu se svými bohy. Ve staroindické Rgvédě se dokonce hovoří o tom, že sám Indra, nejvyšší božstvo, získal sílu a odvahu k hrdinským činům až potom, co požil její puntíkovanou hlavičku.

Ačkoliv všechno, co sis přečetl, zní jako chvála muchomůrky, její konzumace se rozhodně nedoporučuje. Po požití se dostavuje pocení, křeče v břiše a průjem, zúžení zornic, slinění, slzení, malátnost, únik moči a stolice a nízký krevní tlak. Vlastní psychotropní účinky se dostaví teprve po několika hodinách. Jedinec, který si na muchomůrce pochutnal, začne trpět zvukovými a zrakovými halucinacemi, paranoidní psychózou. Může také pociťovat euforii nebo si připadá nesmrtelný a domnívá se, že umí létat. Jeho vzrušení se stále stupňuje až nakonec dotyčný ztrácí vědomí a kontakt s okolím. V samotném závěru je vyčerpané tělo malátné a snaží se zregenerovat hlubokým spánkem, který je přirovnáván spíše ke kómatu.

Ačkoliv experimenty s muchomůrkou červenou smrtelně nekončívají, hrozí řada vážných komplikací, které se mohou objevit později: dýchací a srdeční problémy, selhávání ledvin nebo rakovina. Nejbezpečnější je tak tyto barevné houby z povzdálí jen pozorovat. 

Literatura:

  1. PATOČKA, Jiří a Dita BALCAROVÁ. Otravy halucinogenními muchomůrkami. Toxicology [online]. roč. 2012 [cit. 2014-11-20]. Dostupné z: http://www.toxicology.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=514.
  2. PATOČKA, Jiří a Josef FRYNTA. Muchomůrka červená, jedovatá krasavice našich lesů. Vesmír [online]. roč. 2010 [cit. 2014-11-20]. Dostupné z: http://casopis.vesmir.cz/clanek/muchomurka-cervena-jedovata-krasavice-nasich-lesu.
  3. OnderwijsgekAmanita muscaria 3 vliegenzwammen op rij.jpg.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amanita_muscaria_3_vliegenzwammen_op_rij.jpg. Tento obrázek podléhá licenci Creative Commons.

Být stále mlád

files/Clanky/Images/44_Ouroboros.png

Nejprve si řekneme něco o třech druzích času. Prvním druhem je čas psychologický, který znamená, že každý člověk rozlišuje mezi minulostí a budoucností. Zatímco minulost je určitá, o budoucnosti můžeš mluvit jen s určitou pravděpodobností. Čas kosmologický souvisí s našimi představami o vesmíru a jeho běhu. Tento čas započal Velkým třeskem a pokračuje ve směru rozpínání galaxií. Posledním druhem je čas termodynamický. V následujícím odstavci se pokusíme vysvětlit, co tento pojem znamená.

Když ti známý pouští video z dovolené, které ses nezúčastnil, nemůžeš jeho zážitky znát s určitostí – to je psychologický čas. Když ti pustí video obráceně, snadno poznáš, že je něco špatně. Když se střepy z rozbité sklenice dávají dohromady, začne ti v hlavě blikat kontrolka. Tak to určitě nebylo, myslíš si správně. Tušíš totiž, že termodynamický šíp času míří ve směru nevratných (spontánních) dějů. Systém, který ponecháme za daných podmínek, se bude chovat pořád stejně, pokouší se dosáhnout rovnováhy. Tímto způsobem se pohybuje ve směru ztráty schopnosti spontánní změny. To znamená, že psychologický i termodynamický čas míří stejným směrem. Zatímco ti upadne sklenice a rozbije se, což je spontánní proces, vesmír se trochu rozepne.

A teď zpátky k naší úvodní otázce, jestli můžeme omládnout. Statistická termodynamika obrácené procesy nevylučuje, jen jim přikládá velice malou pravděpodobnost. Teoreticky tak lze tok času obrátit od rozbité sklenice k celé, od smrti k životu. Pravděpodobnost takového jevu je ale ještě několikanásobně menší než pravděpodobnost, že vyhraješ ve Sportce. Pokud věříš na zázraky, můžeš tak na jeden z nich čekat….

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Methoxyroxy. Ouroboros.png. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ouroboros.png. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Světla bez žárovek

files/Clanky/Images/43_Lampyris_noctiluca.jpg

Jev, kdy dochází k samovolnému vyzařování fotonů pevnými nebo kapalnými látkami, se nazývá luminiscence, česky světélkování. Pokud máš pocit, že je tento jev zřídkavý, velmi se pleteš. Luminiscenčními prvky jsou například chráněny bankovky, na principu elektroluminiscence fungují displeje mobilních telefonů. S luminiscencí se setkáš i u tak běžné věci, jakou je prací prášek. Do pracího prášku se přidávají optické rozjasňovače, které zachycují zbytky ultrafialového záření, aby se naše bílé tričko zdálo ještě bělejší. Pokud jsi častým návštěvníkem diskoték, jistě sis všiml, jak bílé oblečení září.

A teď zpátky k našim světluškám, které vykazují takzvanou bioluminiscenci. Příčinou tohoto světélkování je luciferin, látka, která je obsažena v jejich organismu. Enzymaticky katalyzovanou oxidační reakcí dojde ke vzniku molekuly luciferinu v excitovaném stavu (oxyluciferinu) a k vyzáření světla. Energetická úspornost je obrovská – světlušky dokáží na světlo převést kolem devadesáti procent energie, zatímco klasická žárovka pouhých pět procent. A pokud si kladeš otázku, proč to tito drobní broučci dělají, odpověď je jednoduchá – vábí partnera.

Bioluminiscence jsou schopni i jiní tvorové, například medúzy. Roku 2008 biochemik Roger Tsien objevil protein, který medúzám bioluminiscenci umožňuje. Tohoto objevu bylo využito v lékařství, například k vývoji nové metody zobrazující rakovinu v lidském těle. Za svůj objev pak Roger Tsien právem získal Nobelovu cenu. Jak vidíš, světélkování je vážná věc.

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Wofl. Lampyris noctiluca.jpg. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lampyris_noctiluca.jpg. Tento obrázek podléhá licenci Creative Commons.

Číslo s lidským jménem

files/Clanky/Images/42_Johann_Josef_Loschmidt.jpg

Možná jsi přemýšlel nad tím, jestli mohl Amadeo Avogadro, který žil na přelomu osmnáctého a devatenáctého století, znát hodnotu konstanty, která po něm byla později pojmenována. Pravda je taková, že tento italský právník a fyzik přesnou hodnotu neznal ani neobjevil, pouze vyslovil domněnku, že stejné objemy různých plynů obsahují stejný počet částic, ale o konkrétní hodnotě neměl ani tušení. „Avogadrovu konstantu“ zavedl v roce 1909 francouzský fyzik Jean Perrin, který už dokázal vše změřit.

Do diskuzí o tom, kolik částic obsahuje jeden mol plynu, vstoupil velmi výrazně i našinec, Josef Loschmidt. Tento zvídavý pán jako první stanovil počet molekul v určitém množství látky. Ačkoliv pocházel ze západních Čech, nemůžeme si ho tak docela přivlastnit, protože převážnou část života strávil ve Vídni, kde učinil většinu svých objevů.

Do dějin vstoupil jako první vědec, který určil počet molekul v 1 cm3 ideálního plynu při normálním tlaku a teplotě. Dodnes je tato hodnota označována jako "Loschmidtovo číslo". Později Loschmidt s využitím výsledků Avogadra vyslovil domněnku, že při stejných podmínkách obsahuje libovolný plyn 6,023 × 1023 molekul, což dnes nazýváme Avogadrovou konstantou. Pro tuto konstantu však dodnes najdete, zejména v německé literatuře, nepřesné označení Loschmidtovo číslo. 

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Obersachse. Johann Josef Loschmidt.jpg. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Johann_Josef_Loschmidt.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Vyzkoušej si doma likvidaci „ropné“ katastrofy

files/Clanky/Images/41_Ropa_ekologie.jpg

Podle teoretických propočtů dokáže pouhý 1 mol ropy (asi 200 g) vytvořit souvislou monomolekulární vrstvu o ploše půl kilometru čtverečního, což je plocha, do které by se vešlo více než padesát fotbalových hřišť. Pokud tě tato informace šokovala, zkus si představit, jaké neštěstí mohou způsobit tankery, které přepraví podle odhadů ročně až sedm set milionů tun ropy. Po plavbách se cisterny proplachují, takže pomalu můžeš začít počítat, jak velká skvrna by vznikla, kdyby do vod uniklo pouhé procento, tedy sedm milionů tun ropy ročně. Jistě si dokážeš představit, že zátěž pro vodní organizmy není malá. Určitě už jsi slyšel o rybách, ke kterým se přes skvrnu nedostane kyslík nebo o ptácích, kterým ropa zničí peří tak, že už nemohou vzlétnout.

Existují několik způsobů, jak se těchto skvrn zbavit. Známé je použití látek s odmašťovacími účinky, které ale bohužel nepatří k nejšetrnějším k životnímu prostředí. Používají se také pásy z plovákových desek, které jsou motorovými čluny taženy tak, aby stahovaly ropu na místo, odkud je pak vysávána. Jednoduchým řešením je také posypání skvrny dřevěnými pilinami, které se po nasáknutí vyloví, usuší a posléze prodávají jako palivo. K zajímavým metodám patří použití speciálních „hladových“ bakterií, které ropnou skvrnu „sežerou.“

Jeden ze způsobů likvidace havárií si můžeš zkusit i doma. Do nádobky s vodou přidej olej. Pak naplň zkumavku vodou, ucpi palcem a ponoř dnem vzhůru do nádobky tak, aby její okraj byl v oleji u rozhraní voda- olej. Když uvolníš palec, lehčí olej je vytlačen do zkumavky. Podobnou metodou je také možné likvidovat ropné skvrny. Nejlepší by ale bylo, kdyby vznikaly jen takové skvrny, které jsi právě vytvořil…

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Genghiskhanviet. An oil rig offshore Vungtau.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:An_oil_rig_offshore_Vungtau.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Co najdeš v kuchyňské soli

files/Clanky/Images/39_co_najdes_v_soli.JPG

Do kuchyňské soli se přidávají různá aditiva, která zlepšují její vlastnosti. Nejčastějším je jodid draselný, kterého bývá v soli kolem desetiny procenta. Jodid draselný zajišťuje všem solícím lidem dávku jódu nezbytnou pro syntézu hormonů štítné žlázy. Možná si vzpomeneš, že když jich má člověk v dětství nedostatek, trpí chorobou zvanou kretenizmus. Jodid draselný se ale oxiduje vzdušným kyslíkem až na jód, který je těkavý a má nepříjemný zápach. Aby k tomu nedošlo, přidávají se do soli redukční činidla, tzv. stabilizátory, například thiosíran sodný nebo glukóza. Podobné účinky jako stabilizátory mají v kuchyňské soli některé zásadité látky, například hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda).

Další skupinou aditiv jsou látky zabraňující tvorbě hrudek (spékání). Jelikož je tento proces zapříčiněn poutáním vzdušné vlhkosti, je potřeba do soli přidávat různá sušidla. Tyto látky, kterých je v kuchyňské soli asi půl procenta, musí být netoxické, nerozpustné ve vodě a nesmí ovlivňovat chuť soli. Takovou látkou je  například hexakyanoželeznatan sodný. Přidává se ve formě jemného prášku, který pokryje celý krystalek soli. Je známo, že čím jsou krystaly soli nepravidelnější, tím hůře tvoří hrudky.

Spolu s námi se asi nestačíš divit tomu, jakou přehlídkou chemikálií je obyčejná sůl.

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.

Hodinky s věčnou baterkou

files/Clanky/Images/38_Australopithecus.jpg

V následujících odstavcích se dozvíš, odkud se na Zemi vzal izotop uhlíku 14C. Začneme zeširoka tím, že naše Země je vystavena kosmickému dešti, který mimo jiné tvoří protony a částice alfa, kterých je méně. Jejich kinetická energie je značná, pohybuje se mezi 109 až 1017 eV. Ve vrchních částech atmosféry se tyto částice sráží s atomy kyslíku a dusíku. Po srážce se do okolí rozlétnou sekundární částice alfa zvané mezony, protony a neutrony.

Jedním čtverečním centimetrem uvažované vrstvy proletí za sekundu dva až tři neutrony, které se dále srážejí s molekulami ze vzduchu, čímž jejich energie klesá. V případě, že neutron narazí na izotop dusíku 14N, vnikne do jádra a vyrazí proton. Dusík se tak přemění na radioaktivní izotop uhlíku 14C s poločasem rozpadu 5 730 let. Kdyby kosmické záření tímto způsobem neobnovovalo zásoby uhlíku 14C na Zemi, dávno by se veškerý rozpadl.

Podle teoretických výpočtů by mělo být v atmosféře přítomno 80 tun tohoto radioaktivního izotopu. Naměřená hodnota je ale mnohem menší, což se vysvětluje jeho rychlým pronikáním do hydrosféry a litosféry. Atom 14C reaguje se vzdušeným kyslíkem na oxid uhličitý, který je fotosyntézou zabudováván do těl rostlin. Ty jsou spásány býložravci, které nakonec zkonzumují masožravci a všežravci. Jestliže uhlík z přírodního koloběhu vypadne, rovnováha se poruší. K takovému případu dochází, když živý organizmus zemře a přeruší se jeho výměna s okolním prostředím. Nové atomy radioaktivního izotopu tak nepřibývají, ale rozpad pokračuje. V tomto okamžiku začínají bít pomyslné uhlíkové hodiny.

Pokud jsi článek přečetl pozorně, dokážeš určitě spočítat, jak starý byl kosterní nález, ve kterém obsah izotopu 14C poklesl z běžné hodnoty 1,07.10-10 % na hodnotu 1,00.10-10 %. Pokud budeš počítat správně, vyjde ti hodnota zhruba dvojnásobná, než je délka života některých dlouhověkých želv.

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Didier Descouens. Australopithecus africanus - Cast of taung child.jpg. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Australopithecus_africanus_-_Cast_of_taung_child.jpg. Tento obrázek podléhá licenci Creative Commons.

Čistička krve

files/Clanky/Images/37_Dialysis.jpg

Nejprve si řekneme, jak to vypadá, když všechno funguje tak, jak má. Ledviny jsou orgány zodpovědné za udržení stálého chemického složení krve. K rozdělování většiny látek dochází difuzí. Kanálky bílkovin zabudované v membráně ledvin umožňují některým molekulám a iontům průchod, zatímco jiným látkám je tento průchod znemožněn. V případě, že je koncentrace hydrogenuhličitanových iontů nebo oxoniových kationtů příliš vysoká, dojde při průchodu krví ledvinami k jejich odstranění.

Ledviny filtrují složky z plazmy rychlostí 130 cm3 za minutu, tj. 190 litrů za den. Asi 1,5 dm3 za den je pak vyloučen spolu s nepotřebnými metabolity ve formě moči, zbytek je zpětně vstřebáván (resorbován) krví. V případě, že ledviny selžou, musí produkty látkové výměny odstranit zařízení, kterému se lidově říká umělá ledvina, odborně dialýza. Pacientova krev v ní protéká trubicemi z polopropustného materiálu, které jsou ponořené do roztoku o koncentraci sodných, draselných, chloridových a dalších iontů stejné, jako je v krvi. Produkty látkové výměny – močovina a další škodlivé produkty metabolismu, jsou převáděny dialýzou z krve do roztoku a tím se krev čistí.

Možná tě napadlo, proč se k tomuto účelu nepoužívá čistá voda. Problémem je, že kdyby se použila voda, z krve by se rychle odčerpaly důležité iontové složky, voda by difundovala do krve a naředila ji, což je nežádoucí.

Věříme, že umělou ledvinu nikdy potřebovat nebudeš, ale její princip už pro tebe není tajemstvím.

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. Anna FrodesiakDialysis - arm - 01.jpg. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Dialysis_-_arm_-_01.jpg. Tento obrázek podléhá licenci Creative Commons.