teória
Ako môže voda niečo zapáliť?
Zmes troch bielych a sivých práškov na podložke nerobí nič. Stačí však na ňu kvapnúť trochu vody a o niekoľko sekúnd sa začne dymiť, syčať a nakoniec sama vzplanie modrozeleným plameňom. Voda tu nie je palivo ani oxidovadlo, ale štartér.
Tuhé látky spolu reagujú len veľmi pomaly, pretože ich častice sa dotýkajú len na povrchu zrniek. Voda rozpustí trochu solí a ióny sa tak ľahko dostanú k povrchu zinku. Reakcia sa rozbehne, uvoľní teplo, teplo odparí vodu a ďalej urýchľuje reakciu, kým zmes nevzplanie. Podobný „vodný zapaľovač“ uvidíte aj v pokuse Chemický flashbang.
teória
Čo v zmesi reaguje?
Hlavnou reakciou je oxidácia zinku dusičnanom amónnym:
Reakcia je silno exotermická a vznikajú pri nej plyny (dusík a vodná para). Chlorid amónny NH4Cl sa v nej správa ako katalyzátor: chloridové ióny narúšajú ochrannú vrstvu oxidu na povrchu zinku a reakcia vďaka tomu začne oveľa rýchlejšie. Časť chloridu sa pritom mení na chlorid zinočnatý ZnCl2 a časť sa v teple odparí (sublimuje) ako biely dym.
Pozrime sa na oxidačné čísla:
| Prvok | Pred reakciou | Po reakcii | Čo sa s ním deje |
|---|---|---|---|
| zinok (Zn) | 0 v Zn | +II v ZnO | oxiduje sa |
| dusík v NO3− | +V | 0 v N2 | redukuje sa |
| dusík v NH4+ | −III | 0 v N2 | oxiduje sa |
Dusičnan amónny je zvláštna látka: obsahuje v jednej zlúčenine dusík s oxidačným číslom −III aj +V a oba atómy dusíka skončia ako molekula N2. Rovnakú reakciu zinku s dusičnanom amónnym, len spustenú teplom, nájdete v pokuse Dichrómanová sopka + zinok. Ako sa určujú oxidačné čísla, vysvetľuje lekcia Ako určovať oxidačné čísla.
teória
Prečo je plameň modrý?
Plameň má modrozelenú farbu. Za túto farbu sú zodpovedné najmä pary zinku a zlúčeniny zinku s chlórom (napríklad chlorid zinočnatý), ktoré sa v horúcom plameni vybudia a vyžarujú svetlo. Presný pôvod farby nie je úplne jednoduchý, pretože v plameni je naraz viac látok. Ak by v zmesi nebol chlorid, plameň by bol skôr bielkastý. O tom, ako rôzne prvky farbia plameň, sa viac dozviete v pokuse Plameňové skúšky.
Biely dym tvoria drobné čiastočky oxidu zinočnatého, chloridu zinočnatého a chloridu amónneho spolu s vodnou parou. Pri reakcii môžu vznikať aj malé množstvá jedovatých oxidov dusíka a chlorovodíka.
chémia v praxi
Chémia v praxi
- Dusičnan amónny je jedným z najrozšírenejších dusíkatých hnojív. Zároveň je to oxidovadlo, a preto sa musí skladovať oddelene od horľavín a kovových práškov. Nesprávne skladovanie veľkých množstiev spôsobilo v histórii viacero ničivých výbuchov (napríklad v prístave v Bejrúte v roku 2020).
- Chlorid amónny (salmiak) sa používa pri spájkovaní a pozinkovaní, pretože z povrchu kovov odstraňuje vrstvu oxidov. Presne túto úlohu hrá aj v našej zmesi.
- Oxid zinočnatý je biely prášok, ktorý nájdeme v zinkových mastiach, opaľovacích krémoch a bielych farbách.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- žiaruvzdorná podložka (keramická dlaždica, kovový plech s pieskom)
- papier alebo porcelánová miska na miešanie
- plastová alebo drevená špachtľa
- váhy
- dlhé kvapkadlo alebo pipeta s vodou (umožní kvapnúť zo vzdialenosti)
- digestor alebo voľný priestor vonku
- ochranný štít alebo okuliare, rukavice
- vedro s pieskom na hasenie
čo budete potrebovať
Chemikálie
- dusičnan amónny, NH4NO3
- chlorid amónny, NH4Cl
- práškový zinok, Zn
- voda (niekoľko kvapiek)
Všetky látky musia byť suché. Množstvá sú orientačné, pokus robte vždy len s malým množstvom zmesi.
krok za krokom
Postup
- Dusičnan amónny a chlorid amónny jemne rozotrite, každý zvlášť, a dobre ich vysušte.
- Tesne pred pokusom na papieri opatrne premiešajte oba dusíkaté prášky so zinkom, bez trenia a tlaku.
- Zmes nasypte do kôpky na žiaruvzdornú podložku v digestore alebo vonku a urobte v nej malú jamku.
- Odstúpte a pomocou dlhej pipety kvapnite do jamky jednu až dve kvapky vody. Hneď sa vzdiaľte.
- Pozorujte, ako sa zmes zahrieva, dymí a po chvíli vzplanie modrozeleným plameňom.
- Nechajte všetko úplne dohorieť a vychladnúť. Nikdy sa nevracajte k zmesi, ktorá sa ešte nezapálila.
pozor
Bezpečnosť
- Pokus robí len učiteľ, a to v digestore alebo vonku, s divákmi v bezpečnej vzdialenosti.
- Pri reakcii vzniká hustý biely dym s obsahom zlúčenín zinku, chlorovodíka a oxidov dusíka. Nevdychujte ho, dráždi dýchacie cesty.
- Zmes sa môže zapáliť aj sama od vlhkosti vzduchu. Nikdy ju nepripravujte dopredu, neskladujte a nenoste po triede. Pripravujte len malé množstvo tesne pred pokusom.
- Reakcia sa často rozbehne s oneskorením. Ak zmes nevzplanie, nepribližujte sa k nej a nekvapkajte ďalšiu vodu zblízka. Počkajte niekoľko minút.
- Dusičnan amónny je oxidovadlo, skladujte ho oddelene od horľavín a kovových práškov. Práškový zinok je horľavý a jeho prach dráždi.
- Chráňte si oči ochranným štítom alebo okuliarmi a ruky rukavicami. Horiacu zmes nehaste vodou, pripravte si piesok.
- Zvyšky po reakcii obsahujú zlúčeniny zinku, ktoré sú škodlivé pre vodné organizmy. Zlikvidujte ich ako chemický odpad, nie do umývadla.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- V popise k videu sa zmes nazýva „hop šup prášok“, pretože pôsobí ako kúzlo: zapáli ju voda, ktorou bežne oheň hasíme.
- Namiesto kvapky vody môže reakciu spustiť aj vlhký vzduch alebo vlhká podložka. Preto je dôležité pracovať so suchými látkami a suchým náradím.
- Bez chloridu amónneho reaguje zmes zinku a dusičnanu amónneho po pridaní vody oveľa pomalšie a často sa nezapáli vôbec. To je dobrý dôkaz, že chlorid tu slúži ako katalyzátor.