Správný čas, dokonalá čistota
20. 6. 2009
Existuje mnoho způsobů, díky kterým vědci udržují přesný čas – pomocí rozkladu atomů, pozorování hvězd a dokonce chemických reakcí. Buďte dochvilní a dostavte se včas, aby vás Michael mohl provést různými opakujícími se událostmi vědeckého světa a dokonce vám ukázal, jak reakcí v chemických hodinách dosáhnete toho, aby bílá ještě bělejší byla.
Filip: Čas nás nic nestojí, ale nedá se penězi zaplatit.
Michael: You can't own it, but you can use it.
Nemůžete jej vlastnit, můžete jej však využívat.
Filip: Nemůžete jej zastavit, ale můžete jej strávit.
Michael: And once you've lost it you can never get it back.
A jakmile jste jej ztratili, už nikdy jej nezískáte zpátky.
Filip: Čas není fyzický objekt nebo dokonce událost sama o sobě.
Michael: Je to spíše výhodný měřicí systém, používaný k řazení událostí, ke srovnávání jejich délek a vzdáleností mezi nimi.
Filip: A tak díky času třeba víme, že po neděli přichází pondělí, že naší Zemi trvá 24 hodin, než se otočí o 360 stupňů anebo že mezi jednotlivými Porty nás dělí 7 dní.
Michael: Albert Einstein once said: “The only reason for time is so that everything doesn't happen at once.”
Albert Einstein kdysi řekl: “Jediným důvodem pro čas je ten, aby všechno neproběhlo současně.”
Filip: Pojetí času se v průběhu dějin měnilo.
Michael: Například Inkové, Mayové a Babyloňané věřili, že čas probíhá v kruzích. Že existuje “kolo času”.
Newton usoudil, že čas je lineární a že pro celý vesmír platí pouze jediná časová linie. Einstein však později došel k závěru, že čas neprobíhá vždy a všude stejně. U dvojice pozorovatelů závisí na tom, jakou rychlostí se pohybují. Na pomalu se pohybujícím objektu běží čas rychleji než na objektu, který se pohybuje téměř rychlostí světla.
Filip: Jaké způsoby měření času však máme kromě hodinek, které důvěrně známe?
Nejpřesněji dnes čas měříme pomocí atomových hodin. Kmity izotopu Cesia 133 mezi jeho dvěma energetickými hladinami umožňuje měřit s přesností na desetiny jediné femtosekundy.
Astronomové a fyzici používají ke svým měřením času a vzdáleností rotující neutronové hvězdy – pulsary. Nejrychleji rotující známý pulsar se otáčí 716krát za sekundu. Archeologové využívají k měření stáří svých nálezů metodu, založenou na rozpadu radioaktivního izotopu uhlíku C 14. Jeho poločas rozpadu je 5730 let.
Michael: K měření času můžeme použít také chemii.
Filip: Připravili jsme pro vás speciální oscilační reakci pánů Briggse a Rauschera.
Michael: Safety first.
Bezpečnost především.
Michael: Potassium iodate.
Jodičnan draselný.
Při přípravě oscilační reakce velice záleží na přesném množství všech potřebných látek, které se reakce účastní. Dokonce i množství vody si Michael přesně hlídá.
Filip: Stop!
Michael: Kyselina sírová neboli sulphuric acid – concentrated.
Koncentrovaná.
Michael: Stačí málo.
Michael: Peroxid vodíku neboli hydrogen peroxide. H2O2.
Máme hotové už dva ze tří potřebných roztoků, označených jako A, B a C.
Michael: Obyčejná voda.
Michael: Trošinku škrobu.
Michael: Eight grams of malonic acid.
Osm gramů kyseliny malonové.
Michael: And 1.7 grams of manganese sulphate.
A 1,7 gramu síranu manganatého.
Jak vidíte, měřit čas pomocí chemické reakce není právě jednoduchý úkol. Příprava však přesto zdárně dospěla ke konci.
Michael: A, B, C – I am ready.
A, B, C – jsem připraven.
Michael: A teď se pustíme do reakce.
Jak vidíte, měření ještě nekončí. V našem chemickém stroji času musejí být jednotlivé roztoky zastoupeny v přesně daném poměru.
Michael: There are three main players in this reaction. Iodate ions, iodine and iodide ions, whose concentrations oscillate. This changing shifting equilibrium results in periodic colour changes that we can use to keep time. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Máme tři hlavní hráče této reakce. Ionty jodičnanu, jód a jodidové ionty, jejichž koncentrace oscilují. Tyto posuny rovnovážného stavu vedou k pravidelným změnám barvy, které můžeme použít k udržování rytmu.
Michael: A znova – jedna, dvě, tři, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Michael: Jako hodinky.
Filip: Dámy a pánové, teď tu pro vás máme další ukázku naší časové reakce. Hlavní roli zde opět hraje jód. Můžete začít počítat. Ha! Tato fialová barva, typická pro jód, ovšem teď zůstává.
Michael:
The reason why the blue colour from our iodine solution does not change back to colourless, is that we’re missing the right chemical ingredients, that can transform free iodine into soluble colourless iodate ions. The last reaction that we’ve showed I was using hydrogen peroxide. However we can even use something else. We can even use something from our kitchen. Very simple washing powder, which contains chemical sodium percarbonate.
Důvod, proč se modrá barva z jódového roztoku nemění na bezbarvou, je ten, že nám chybí správné chemické přísady, které mohou přeměnit volný jód na rozpustné bezbarvé jodičnanové ionty. V poslední reakci, kterou jsme ukázali, jsem použil peroxid vodíku. Avšak může použít ještě něco jiného. Můžeme dokonce použít něco z naší kuchyně. Velmi jednoduchý prací prášek, který obsahuje peruhličitan sodný.
Můžu si vzít tvůj kapesník?
OK. A nice, white, clean, very clean kapesník from Filip that we put into our iodate. Here we can see that iodine of course stains, giving a sort of orange appearance. If we add some washing powder, the free iodine of blue colour magically disappears. Hezký, bílý, čistý, velmi čistý Filipův kapesník, který dáme do našeho jodičnanu. Tady můžeme vidět, že jód vytváří skvrny a dává jim naoranžovělý vzhled. Pokud dodáme prací prášek, volné ionty jódu modré barvy jako zázrakem zmizí.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough