teória
Čo sa deje na hlavičke zápalky?
Hlavička bežnej (bezpečnostnej) zápalky obsahuje chlorečnan draselný () ako oxidovadlo, horľavé látky (napr. síru), spojivo a ďalšie prísady. Za normálnych okolností ju zapáli až teplo z trenia o škrtátko. Pri tomto pokuse však teplo nahradí chémia.
Chemická iniciácia zapálenia: Kyselina sírová () reaguje s chlorečnanom draselným v hlavičke zápalky. Ako silná kyselina z neho vytesní kyselinu chlorečnú:
Tvorba kyseliny chlorečnej a rozklad: Kyselina chlorečná () je veľmi nestabilná a silno oxidačná. V koncentrovanom prostredí sa okamžite búrlivo rozkladá, pričom sa uvoľňuje oxid chloričitý () a ďalšie silné oxidovadlá a teplo. Jednou z možných rovníc rozkladu je:
Vznietenie zápalky: Uvoľnené silné oxidačné činidlá a teplo reagujú s ostatnými horľavými zložkami v hlavičke zápalky (síra, organické palivo). To vedie k okamžitému samovznieteniu hlavičky bez potreby použitia škrtátka.
teória
Prečo je oxid chloričitý taký reaktívny?
Oxid chloričitý je žltkastý plyn, v ktorom má chlór nezvyčajné oxidačné číslo +IV. Molekula ClO2 má nepárny elektrón, preto je veľmi reaktívna a ochotne oxiduje iné látky. Vo väčších koncentráciách je nestabilný a môže sa prudko rozložiť.
| Látka | Oxidačné číslo chlóru |
|---|---|
| KCl, HCl | −I |
| KClO3, HClO3 | +V |
| ClO2 | +IV |
| HClO4 | +VII |
Zmes silného oxidovadla s horľavou látkou uvidíte aj v pokusoch Upálenie medvedíka a Bengálsky plameň – práve bengálsky oheň sa dá zapáliť rovnakým trikom, kvapkou kyseliny sírovej.
teória
Ako funguje obyčajná zápalka?
Pri bezpečnostných zápalkách je systém rozdelený na dve časti: chlorečnan je v hlavičke a červený fosfor na škrtátku škatuľky. Trením sa malé množstvo fosforu prenesie na hlavičku, zahreje sa a reakcia s chlorečnanom zapáli síru a potom drevo. Zápalky „škrtacie kdekoľvek“ majú zlúčeninu fosforu (trisulfid tetrafosforu) priamo v hlavičke.
Kvapka kyseliny sírovej teda nahrádza trenie – vytvorí oxidovadlo dosť silné na to, aby zapálilo hlavičku samo.
chémia v praxi
Chémia v praxi
Oxid chloričitý má dôležité využitie: vyrába sa priamo na mieste použitia a slúži na bielenie papieroviny a dezinfekciu pitnej vody. Pre svoju nestálosť sa neprepravuje v tlakových fľašiach. Kyselina sírová je zasa najvyrábanejšou chemikáliou na svete – používa sa pri výrobe hnojív, v olovených akumulátoroch aj v chemickom priemysle.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- sklenená pipeta alebo sklenená tyčinka
- stojan alebo držiak na zápalku
- nehorľavý podklad
- bežná zápalka (obsahujúca KClO3 v hlavičke)
- koncentrovaná kyselina sírová H2SO4
krok za krokom
Postup
- Upevnite zápalku vo zvislej polohe hlavičkou nahor na nehorľavý podklad.
- Pomocou sklenenej pipety alebo tyčinky naberte malé množstvo koncentrovanej kyseliny sírovej.
- Kvapnite jednu kvapku kyseliny sírovej priamo na hlavičku zápalky.
- Pozorujte okamžitú reakciu, vznik dymu a samovznietenie hlavičky zápalky.
pozor
Bezpečnosť
- Koncentrovaná kyselina sírová je silná žieravina a dehydratačné činidlo. Pri práci je nevyhnutné nosiť ochranné okuliare, chemické rukavice a laboratórny plášť. Pri potriesnení miesto ihneď oplachujte veľkým množstvom vody.
- Riziko vystreknutia a vzplanutia: Reakcia prebieha veľmi rýchlo a búrlivo. Pri vznietení môžu z hlavičky zápalky odprsknúť horúce čiastočky alebo kvapky kyseliny. Pokus pozorujte z dostatočnej vzdialenosti.
- Toxické výpary: Pri reakcii sa uvoľňuje dráždivý oxid chloričitý a oxid siričitý. Pokus vykonávajte v digestore alebo v dobre vetranej miestnosti.
- Požiarna bezpečnosť: Zápalka po zapálení horí a skracuje sa. Uistite sa, že v okolí nie sú žiadne horľavé materiály.
- Používajte vždy len jednu zápalku, nie celú škatuľku – väčšie množstvo chlorečnanu by reagovalo nebezpečne prudko.
- Zvyšky kyseliny zneutralizujte a zlikvidujte podľa laboratórneho poriadku.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- Rovnakým spôsobom – kvapkou kyseliny sírovej – sa dá zapáliť aj zmes chlorečnanu draselného s cukrom v pokuse Bengálsky plameň.
- Pokus funguje s bežnými bezpečnostnými zápalkami, ktorých hlavička obsahuje chlorečnan draselný.