teória
Čo horí v bublinách?
Aj keď tento experiment na prvý pohľad vyzerá nebezpečne, tajomstvo je v mokrých rukách. Ide o reakciu medzi metánom () a kyslíkom ().
Spaľovanie metánu je exotermická reakcia, pri ktorej sa uvoľňuje značné množstvo tepla a vzniká oxid uhličitý a voda. Je to príklad spaľovania organických látok. Experimenty so spaľovaním metánu sa často používajú na demonštráciu horenia uhľovodíkov, oxidačných reakcií alebo výbušnosti zmesí plynu so vzduchom.
Prebieha to podľa reakcie:
Ide o redoxnú reakciu: uhlík sa oxiduje z oxidačného čísla −IV v metáne na +IV v oxide uhličitom a kyslík sa redukuje z 0 na −II.
teória
Prečo mokrá ruka nezhorí?
Voda má vysokú tepelnú kapacitu – na to, aby sa zohriala, spotrebuje veľké množstvo energie. Ďalšiu energiu pohltí, keď sa začne vyparovať. Preto plameň na malú chvíľu, na pár sekúnd, ruku nepáli – voda na koži absorbuje tepelnú energiu z reakcie skôr, ako by sa zohriala samotná koža.
Pomáha aj ďalšia vlastnosť metánu – je ľahší ako vzduch:
| Plyn | Molárna hmotnosť | Správanie vo vzduchu |
|---|---|---|
| metán CH4 | 16 g/mol | stúpa nahor |
| vzduch (priemer) | asi 29 g/mol | – |
| bután C4H10 | 58 g/mol | klesá k zemi |
Horiaci oblak metánu sa preto rýchlo vznáša od dlane nahor a horí krátko. Opačne sa správa bután, ktorý steká ako neviditeľná kvapalina – pozrite pokus Plyn ťažší ako vzduch.
teória
Horenie verzus výbuch
Metán v bubline horí len na hranici, kde sa stretáva so vzduchom, preto vzniká rýchlo sa dvíhajúca ohnivá guľa. Ak by bol metán vopred zmiešaný so vzduchom v správnom pomere (približne 5 až 15 % metánu), zmes by zhorela naraz v celom objeme – došlo by k výbuchu. Takéto výbuchy hrozia v uhoľných baniach (banský plyn je z veľkej časti metán) alebo pri únikoch zemného plynu v domácnostiach. Rovnaký rozdiel medzi pokojným horením a výbuchom zmesi ukazuje pokus Zmes vodíka a kyslíka.
chémia v praxi
Metán v živote
Metán je hlavnou zložkou zemného plynu, ktorým kúrime a varíme – modrý plameň plynového sporáka je presne táto reakcia. Metán vzniká aj pri rozklade organickej hmoty bez prístupu vzduchu, napríklad v bioplynových staniciach, na skládkach či v močiaroch. Zároveň patrí medzi významné skleníkové plyny. Samotný metán je bez zápachu – zemný plyn sa preto zámerne „odoriuje“ látkami s výrazným pachom, aby sme únik včas zacítili. O tom, prečo kyslík horenie podporuje, sa dočítate v lekcii Kyslík.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- zdroj metánu (napr. plynový kohút so zemným plynom) s hadičkou
- miska
- voda
- mydlo (saponát)
- zapaľovač (najlepšie dlhý)
krok za krokom
Postup
- Do misky pripravte vodu s mydlom.
- Umyte si ruky až po predlaktia a neutierajte ich – musia zostať mokré.
- Hadičkou napúšťajte metán do mydlovej vody v miske, aby vznikli bubliny, a naberte ich mokrou rukou.
- Ruku s bublinami vystrite od tela, zapáľte bubliny a pozorujte.
pozor
Bezpečnosť
- Aj keď na mokrých rukách plameň pár sekúnd nepáli, stále treba dodržiavať bezpečnosť.
- Bubliny majte na vystretej ruke, čo najďalej od ostatných ľudí a od tela. Nad rukou nesmie byť nič horľavé.
- Ak by sa niekto zľakol, inštruujte ho, aby rýchlo pohol rukou smerom nadol, od tela, nie k tvári ani do oblečenia.
- Majte zviazané vlasy, vyhrnuté rukávy a nenoste syntetické oblečenie. Bubliny zapaľujte hneď – na ruke dlho nečakajte, voda z pokožky postupne steká.
- Pracujte len s malým množstvom peny. Metán napúšťajte iba do misky s vodou, nie voľne do miestnosti; po pokuse zatvorte prívod plynu a miestnosť vyvetrajte.
- Metán je extrémne horľavý plyn a so vzduchom tvorí výbušné zmesi. Okrem zapaľovača, ktorým penu zapaľujete, nesmie byť v blízkosti žiadny otvorený oheň.
- Pri ruke majte vedro s vodou alebo mokrú utierku.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- Metán sa dá napustiť aj do sáčku a vypustiť, aby stúpal smerom hore, a zapáliť ho.
- Ľahší ako vzduch je aj vodík, ktorý však horí oveľa prudšie a jeho zmesi so vzduchom sú nebezpečnejšie – na tento pokus sa nehodí. Viac o ňom v lekcii Vodík.