Voda jako katalyzátor

„Pane kolego, budete pár měsíců třídní v 8.E za starého Horáka. Poleží si nějakou dobu v nemocnici,“ oznámila mi zástupkyně asi před týdnem.

Od té doby mé hodiny chemie v 8.E nabyly trochu jinou podobu. „Jakube, kde jsi byl osmnáctého?“

„Asi u doktora …“

„Jak asi? Snad máš v žákovský omluvenku, ne?“

„No, jo vlastně, mám,“ zvedal se Jakub Mašek pomalu z lavice.

Deset minut pryč. Když už jsem byl konečně hotov s třídnickými povinnostmi, zapraskalo to ve školním rozhlase a vzápětí se třídou nesl zkreslený hlas ředitele: „Oznamujeme žákům a zejména třídním učitelům, že tuto hodinu si se soudr … s paní učitelkou Mahulíkovou obejdeme třídy a ohodnotíme soutěž o nejlepší protidrogovou nástěnku.“

Můj pohled dopadl na nástěnku „mé“ třídy pověšenou na zadní straně místnosti. Po zádech mi začal stékat pot. Tři fotografie z loňského třídního výletu držely jen na jednom špendlíku, postavy na nich měly vypíchané oči. Mezi fotkami seznam staré samosprávy vyzdobený několika neslušnými symboly. Vrcholem všeho kelímek s nedojedeným jogurtem, z něhož vyrůstala plíseň.

Několik  holek  se uchichtlo.

„Třeba sem nepřijdou, jsme až v posledním patře,“ snažila se mě uklidnit Nikola Hanzlíková.

„Ale přijdou, Nikolo, přijdou. Jsem si tím jist. K vám určitě přijdou,“ prohodil jsem rezignovaně. Bylo mi jasné, že když něco nepodniknu, nebudu schopen dál učit.

Vyběhl jsem ze třídy a o patro níže zaklepal na dveře učebny výtvarné výchovy.

 „Prosím tě, Verčo, dej mi nějakou čtvrtku a velký fixy,“ zaprosil jsem u kolegyně výtvarkářky. 

„Copak, copak, nemáš nástěnku?“ upřímně se smála, ale požadované propriety mi věnovala.

Třída seděla v němém úžasu, když jsem doprostřed nástěnky umístil nápis: „TOHLE UDĚLALI FEŤÁCI!!!“

„Tak nevím, jestli to nemám brát osobně,“ ozval se Robert Mulár, ale já už se vracel ke katedře.

„Dnešní pokus bude naštěstí jednoduchý. Budeme teď muset dělat asi samé jednoduché pokusy,“ snažil jsem se je přimět k tomu, abychom zbývajících dvacet minut přece jen věnovali chemii.

Rychle jsem v porcelánové misce smísil lžičku jodu se lžičkou hliníku.

„Teď uvidíte, že jako katalyzátor může při reakci sloužit i voda,“ pronesl jsem ke třídě a pipetou umístil doprostřed nafialovělé hromádky chemikálií tři kapky vody. Nic se nestalo. „Nebojte, reakce se někdy rozbíhá docela dlouho,“ uklidňoval jsem žáky, když se ozvalo zaklepání na dveře a do třídy vešel ředitel  s občankářkou Mahulíkovou.

Pověstné krve by se ve mně nedořezal, když předstoupili před nástěnku. Dlouze se si ji beze slova prohlíželi a pak se otočili ke mně. V tom samém okamžiku však v porcelánové misce zahořel plamen a  přede mnou se zvedl půlmetrový sloupec fialového dýmu. Rychle jsem porcelánovou misku přikryl skleněnou vanou, takže se dým zmateně točil v ní.

„Za tohle mohou taky feťáci anebo to byl řízený jaderný výbuch?“ zeptal se mě ředitel a já v jeho slovech cítil ironii. 

Vysvětlení a doporučení

Voda v případě našeho pokusu působí jako katalyzátor reakce, kterou lze vyjádřit touto rovnicí:

2 Al     +          3 I₂      è        2 AlI₃

Tato reakce je exotermická, a právě teplo způsobí, že část nezreagovaného jodu začne sublimovat – to je ten fialový dým. Někdy je teplo tak velké, že celá směs vzplane.

Reakce je samozřejmě nejbouřlivější, když použijeme hliník práškový, ale lze ji uskutečnit i s jemnými hliníkovými pilinami. Asi nejefektnější je se směsí pilin a prášku – neproběhne tak rychle a efekt je dlouhodobější.

Kromě jodidu hlinitého můžeme také připravit jodid hořečnatý či zinečnatý, když použijeme k reakci příslušné kovy. Pro jistotu je možné kovy předem vysušit, ale zpravidla to není potřeba.

Když porcelánovou misku, v níž reakci uskutečňujeme, přiklopíme včas nějakým skleněným poklopem, můžeme pokus využít i k demonstraci sublimace, protože v nádobě se vytvoří jehličky přesublimovaného jodu.  Vše se následně dobře omyje lihem. Pokud misku nepřikryjeme, můžeme pak pozorovat fialové šmouhy přesublimovaného jodu na více místech učebny.

Tři  Horákovy úkoly: 

1.      Vypočtěte, kolik zinku potřebujeme, když bychom chtěli reakci uskutečnit s přesně třemi gramy jodu a uvažovali bychom, že žádný jod se nestihne přesublimovat.  Využijte rovnici a tabulky s hodnotami molárních hmotností.

2.      Máte představu, jak byste navrhli protidrogovou nástěnku vy? Zkuste se na problém podívat více pohledem „malého chemika“ než pohledem občankářky Mahulíkové. Víte, jak definovat pojem droga, do kterých skupin drogy dělíme, jaké jsou jejich účinky na lidský organismus?

3.      Práškový hliník se používá k výrobě tzv. termitů – směsí, které po zapálení vytvářejí takové množství tepla, že bez problému svaří železné kolejnice či propálí pancíř obrněného vozidla. Zkuste o využití těchto směsí vyhledat nějaké informace. Vzhledem k uvedeným vlastnostem termitů se je však nepokoušejte sami ověřovat prakticky.

Chemikálie: práškový hliník (hořčík, zinek), jod, voda, líh (ethanol)