Svietiaca meď

Acetón je prchavá kvapalina – už pri izbovej teplote sa nad jeho hladinou hromadia pary zmiešané so vzduchom. Bez „pomocníka“ však acetón so vzdušným kyslíkom za bežných podmienok nereaguje.

Všetko sa zmení, keď do pár vložíme rozžeravenú medenú špirálu. Na jej horúcom povrchu sa pary acetónu začnú oxidovať vzdušným kyslíkom. Táto reakcia je exotermická – uvoľňuje teplo. Teplo zohrieva drôt, drôt zostáva rozžeravený a reakcia môže pokračovať. Špirála tak svieti ďalej, hoci ju už plameň nezohrieva, a to dovtedy, kým je nad hladinou dostatok pár acetónu a kyslíka.

Pri oxidácii vznikajú rôzne produkty – od produktov čiastočnej oxidácie, ktoré majú štipľavý zápach, až po oxid uhličitý a vodu. Presné zloženie závisí od teploty drôtu a od množstva kyslíka.

Meď sa v tomto pokuse nespotrebuje – je katalyzátorom. Na jej povrchu sa striedajú dva kroky:

1. Horúca meď reaguje so vzdušným kyslíkom a na povrchu vzniká čierny oxid meďnatý:

$$2\,\text{Cu}(s) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\,\text{CuO}(s)$$

2. Pary acetónu oxid meďnatý redukujú späť na kovovú meď a samy sa pritom oxidujú.

Meď sa teda neustále oxiduje a znova redukuje – celkovo jej však neubúda. Preto drôt počas pokusu často strieda farby: miestami je čierny od oxidu a miestami lesklý medený.

Ako funguje katalyzátor a prečo žeravie, sme podrobne vysvetlili pri pokuse Amoniakové svetlušky. Tam žeravejú zrnká oxidu chromitého, na ktorých sa oxiduje amoniak – princíp je rovnaký.

Aby reakcia vôbec začala, potrebujú molekuly dostatočnú aktivačnú energiu. Studená meď reakciu nenaštartuje – preto ju treba najprv rozžeraviť v plameni. Keď už reakcia beží, teplo si vyrába sama.

Stočenie drôtu do špirály zväčšuje povrch na malom priestore a zároveň znižuje únik tepla. Rovný tenký drôt by rýchlejšie vychladol a reakcia by sa zastavila.