Skvrna po borůvkách a jiné oříšky
12. 9. 2007
Na začátku byla skvrna po letním borůvkovém dortu. A pak řada otázek nad známými fakty, že tuto skvrnu ale i spoustu jiných látek nerozpustí ani voda ani jar, ale třeba až alkohol anebo docela jiné chemikálie. Co za těmito malými záhadami vězí? Najít odpovědi na tyto otázky nám pomůže zkušený chemik Michael.
Skvrna od borůvek nejde dolů ani vodou, ani saponátem, ani pracím práškem. Skvrnu ale odstraníte alkoholem nebo docela jinými chemikáliemi. Chemické látky a rozpouštědla. Jaké tajemství se v nich skrývá?
Michael s Filipem u stolu. Filip se ušpiní kouskem borůvkového dortu.
Filip: Vidíš to. To jsme ale …
Michael: Klídek. Prosím tě, nic to není.
Filip: To vodou rozhodně nepustí, Michaele …
Michael: Dobře to dopadne. Sice je to jenom chemický jev rozpustnosti. And the solution to all solubility is always in a solvent.
A řešením všech rozpustností je vždy rozpouštědlo.
Filip s Michaelem v kuchyni u linky s láhvemi a skleničkami.
Filip: Na stole máme tři známá rozpouštědla, která nechybí snad v žádné domácnosti. Nejprve vodu, potom líh a do třetice benzen. Na první pohled se od sebe vůbec neliší. Začneme vodou.
Michael: Water is a polar molecule. On one side we have this big oxygen atom, which draws an electron density toward itself and holds a slightly negative charge. On the other side of the molecule we have two small hydrogen atoms, which hold a slightly positive charge. This makes water an excellent solvent of ionic compounds, such as salt – that’s sodium chloride, and also molecular compounds, which contain polar bonds, such as sugar.
However water doesn’t dissolve and doesn’t mix with neutral covalent non-polar compounds, such as sunflower oil. We see the two different layers. Non-mixable, non-soluble.
Voda je polární molekula. Na jedné straně máme tento velký atom kyslíku, který k sobě přitahuje elektronovou hustotu a udržuje si mírně záporný náboj. Na druhé straně molekuly máme dva malé atomy vodíku, které mají mírně kladný náboj.
To činí z vody vynikající rozpouštědlo iontových sloučenin, jako je sůl, tedy chlorid sodný, a také molekulárních sloučenin, které obsahují polární vazby, jako je cukr. Voda však nerozpouští a nemísí se s neutrálními kovalentními nepolárními sloučeninami, jako je slunečnicový olej. Vidíme dvě různé vrstvy. Nemísitelné, nerozpustné.
Filip drží v ruce číšku s benzenem.
Filip: Teď se podíváme na benzen.
Michael: Česky benzen, ale anglicky „benzín“ … is a non-polar, highly symmetrical ring molecule, which unlike water is an excellent solvent for non-polar, covalent compounds, such as oil. We see here that is completely mixes and dissolves nicely. However does not dissolve ionic compounds like salt, we see here this absolutely zero dissolution. And it doesn’t even dissolve sugar. It is a complete opposite of water.
… je nepolární, vysoce symetrická kruhová molekula, která na rozdíl od vody je výborným rozpouštědlem pro nepolární, kovalentní sloučeniny, jako je olej. Tady vidíme, že se zcela smíchá a krásně rozpouští. Nerozpouští však iontové sloučeniny jako je sůl – tady vidíme její nulovou rozpustnost. A nerozpouští ani cukr. Je to úplný opak vody.
Michael klade vedle sebe na linku dvojici číší s vodou a benzenem a rozpuštěnou solí a cukrem a s vrstvou oleje u hladiny. Filip zvedá ke kameře číši s etanolem.
Filip: Ale ještě máme třetí rozpouštědlo – etanol.
Michael: Ethanol has an intermediate polarity. Its molecular structure has a polar hydroxyl end and also a non-polar aliphatic carbon chain end. The result is, that it is has an intermediate solubility.
Etanol má střední polaritu. Jeho molekulová stavba má polární hydroxylový konec a také konec s nepolárním, alifatickým uhlíkovým řetězcem. Výsledkem je to, že má střední rozpustnost.
Michael se otáčí k Filipovi, najíždíme na detail borůvkové skvrny na Filipově triku.
Michael: A navíc, Filipe, je to výborné rozpouštědlo na tvoje borůvky.
Detail vaničky s borůvkami v Michaelových rukou. Michael vysvětluje a ukazuje na virtuálních oknech ilustrace svého výkladu.
Michael: The chemical compound, responsible for the red-blue colour of our blueberries, is an anthocyanin, which is a common natural di-compound that we’ve seen before. For example in our „Red autumn leaves“ and also in our „Red cabbage“.
Chemická látka, odpovědná za červenomodrou barvu borůvek, je antokyan, což je běžná přírodní sloučenina, kterou jsme už dříve viděli. Například v našem pokusu o červených podzimních listech a také v pokusu s červeným zelím.
Michael u kuchyňské linky, před sebou trojici číší s vodou, benzenem a lihem. Do číší postupně sype lžičku borůvek. Komentuje reakci borůvek na roztoky.
Michael: By putting a small amount of “boruvky” in each of our three solvents we can straight away see the effect: in the benzene there is no colour change. That’s because there’s been no dissolution. The “boruvky” are not soluble in benzene. In water we see a slight red colour. That means there’s a bit of dissolution, however not much.
Když do každého z těchto tří rozpouštědel dáme trochu borůvek, rovnou vidíme výsledek: v benzenu nenastala žádná barevná změna. To proto, že nedošlo k rozpouštění. Borůvky se v benzene nerozpouštějí.Ve vodě vidíme jemně načervenalou barvu. To znamená, že tam rozpouštění trochu proběhlo, ale ne moc.
Michael: However in the alcohol … vidíme výraznou změnu v barvách. That’s because “boruvky” are very soluble in ethanol. So if at home you try to clean a stain it really is worthwhile thinking about solubility and it’s all about choosing the right solvent. Že jo, Filipe…
V alkoholu však …
To proto, že v etanolu jsou borůvky velice rozpustné. Když se tedy doma snažíte vyčistit skvrnu, opravdu stojí za to zamyslet se nad rozpustností a jde o to, vybrat to správné rozpouštědlo.
Kamera najíždí na Filipa, čistícího své ušpiněné triko.
Vocabulary - slovníček
solution – roztok, řešení
solubility – rozpustnost
solvent – rozpouštědlo (také solventní, schopný placení)
polar – polární
molecule – molekula
oxygen – kyslík
electron density – elektronová hustota
slightly negative charge – mírně záporný náboj
hydrogen – vodík
ionic compound – iontová sloučenina
sodium chloride – chlorid sodný
molecular compounds – molekulární sloučenina
contain – obsahovat
polar bond – polární vazba
dissolve – rozpustit
neutral covalent non-polar compounds – neutrální kovalentní nepolární sloučenina
sunflower – slunečnice
layer – vrstva
non-mixable – nemísitelný
non-soluble – nerozpustný
non-polar – nepolární
highly symmetrical – vysoce symetrický
ring molecule – kruhová molekula
covalent compounds – kovalentní sloučenina
zero dissolution – nulová rozpustnost
opposite of water – opak vody
intermediate – střední, prostřední
polarity – polarita
molecular structure – molekulová struktura
hydroxyl end – hydroxylový konec
non-polar aliphatic carbon chain end – nepolární alifatický konec s uhlíkovým řetězcem
responsible – odpovědný
blueberry – borůvka
red anthocyanin – červený anthokyan (barvivo)
leaf, množ.č. leaves – list, listí
cabbage – zelí, kapusta
stain – skvrna
worthwhile thinking – který stojí za zamyšlení
Autor: Vladimír Kunz