Téma t5: Rozpustilá rozpustnost

Zadáno v čísle 22.2.

Zadání

Většina z nás si nedokáže představit ráno bez svého oblíbeného teplého nápoje. Někteří si ještě chtějí osladit život, a tak přidají pár lžiček cukru. Kolik cukru (sacharózy) však můžeme přidat do našeho ranního šálku teplé tekutiny, aby se ještě rozpustil? A jaká bude hraniční hodnota pro med? Bude se lišit rozpustnost sladidla pro čaj, kakao a kávu? Jak se změní maximální možné množství rozpouštěné látky po vychladnutí nápoje na pokojovou teplotu? Proč se Granko (případně jiné instantní kakaové nápoje) rozpouští dobře i ve studeném mléce na rozdíl od kakaa? Lze rozpustit gumového medvídka?

Jak již bylo naznačeno v úvodu, budeme se zabývat rozpustností různých látek v různých rozpouštědlech za různých podmínek. Hlavním cílem bude experimentálně určit rozpustnosti dostupných látek ve vhodném rozpouštědle a jejich závislosti na zvolených parametrech (teplota, tvrdost vody a další). Nemusíte se však omezovat pouze na pevné látky (jako např. cukr, sůl, soda, ...) a vodu, můžete vyzkoušet i jiná rozpouštědla (nasycený roztok NaCl ve vodě, olej, atd.), popřípadě zkusit mísit i dvě různé kapaliny. Můžete se zabývat také změnami vlastností nasycených roztoků oproti samotnému rozpouštědlu (např. změna hustoty nebo viskozity). Na problémy lze nahlížet i z teoretického hlediska. Můžete tak zkusit odhalit příčiny chování roztoků v závislosti na vybraném parametru, důvod větší rozpustnosti cukru ve vodě než soli v témže rozpouštědle, či diskutovat (ne)existenci hraničních teplot, při nichž se již rozpustnost dané látky v daném rozpouštědle nebude měnit. Při svém bádání se můžete inspirovat také otázkami v úvodu.

Popis postupu při experimentu a dosažené výsledky nezapomeňte doplnit odhadem chyby měření a porovnat s tabelovanými hodnotami (podaří-li se vám je dohledat). Hodně zábavy nejen při experimentování!

Řešení

Obsah:

Komentář ve 4. čísle

Experimentální porovnávání rozpustnosti vybraných kuchyňských látek ve vodě při různých teplotách (Klára Stefanová)

Komentář v 5. čísle

Jak rozpustit gumového medvídka (Klára Stefanová)

Pokračování komentáře v 5. čísle

Teorie rozpustnosti (Klára Stefanová)

Vliv teploty a míchání na dobu rozpouštění vybraných, nejen kuchyňských látek (Lukáš Belza)


Komentář ve 4. čísle

K tématu přešel jeden příspěvek od Kláry Stefanové. Klára testovala rozpustnost vybraných kuchyňských látek (káva Nescafé Gold, čaj Babička Růženka, modré potravinářské barvivo a blíže nespecifikovaný prášek na výrobu limonády) ve vodě za pokojové teploty a teploty mezi 70 a 80 °C. Látky nechala samovolně rozpouštět, roztoky nemíchala. U všech testovaných látek pozorovala světlejší odstíny barev vzniklých roztoků za pokojové teploty. U některých látek dokonce za dobu pozorování nedošlo k rozpuštění veškerého přidaného množství. Za vyšších teplot se roztoky naopak vyznačovaly sytějšími barvami, rozpuštěním celého objemu přidané látky, rychlejším průběhem reakce a často také uživatelsky přívětivější chutí. Svými experimenty tak Klára potvrdila, že většina látek se rozpouští 'lépe' (dojde k rozpuštění většího množství) a rychleji při vyšší teplotě rozpouštědla, resp. vody.
Zkuste zjistit, proč se většina látek lépe a rychleji rozpouští v teplé vodě. Platilo by to samé i u oleje, či kyseliny chlorovodíkové? U jakých látek je naopak závislost na teplotě opačná? Jaký tvar by měla závislost maximálního množství vybrané látky, které se ještě rozpustí ve 100 ml určitého rozpouštědla (např. vody), na teplotě rozpouštědla? Budou mít jiné rozpouštěné látky jiný tvar závislosti?

Peťa

Nahoru


Experimentální porovnávání rozpustnosti vybraných kuchyňských látek ve vodě při různých teplotách (4,8 b)

Klára Stefanová

Každý z nás občas řešil, jestli rozpustit tu či onu kuchyňskou „chemikálii“ v teplé či studené vodě, a jak by to mohlo ovlivnit její chuť nebo kvalitu. Proto jsem se rozhodla, že pár takovýchto „chemikálií“ podrobím malé zkoušce.
Obecně lze říci, že látky se ochotněji rozpouští v teplé vodě (pokud se v ní vůbec rozpouští), tzn. doba rozpouštění trvá u stejného množství látky kratší dobu. To jestli se látka bude v teplé vodě rozpouštět ve větším nebo menším množství, nelze obecněji říci, ale prakticky všechny látky dostupné v kuchyni (pochybuji, že někdo sype do polévky sádrovec a kyselou chuť octa přebíjí hydroxidem vápenatým) mají rostoucí rozpustnost ve vodě s její rostoucí teplotou.
Prošla jsem skříňky v kuchyni a nalezla jsem následující prášky, které se standardně rozpouští za účelem přípravy nějaké poživatiny či tekutiny: Nescafé Gold, čaj Babička Růženka (borůvka, brusinka), potravinářské barvivo (modré) a jakýsi prášek na výrobu „limonády“, nazvěme ho tang. Tyto prášky jsem rozpouštěla ve 100 ml vody. Jednou měla tato voda pokojovou teplotu a podruhé byla čerstvě vylitá z rychlovarné konvice, v tomto případě jsem nepoužívala tepelně izolovanou nádobu, protože to v rámci pouhé pozorovací činnosti nebylo nutné k dosažení relevantních výsledků. Vždy jsem však změřila teplotu vody, do které jsem látku sypala, rtuťovým teploměr na zavařování. V průběhu pozorování jsem látky nechala samovolně rozpouštět a nemíchala vznikající roztoky, protože to by urychlilo rozpouštění a mohlo ovlivnit kvalitu pozorování. Průběh pokusu jsem zaznamenávala fotograficky, fotodokumentace je přiložena i s popisky.
První na řadu přišel čaj Babička Růženka. Teplá voda, do které jsem čaj dávala, měla 77°C. Tento čaj se nacházel v balíčcích klasického tvaru - obdélník. Balíčky se držely spíše v horní části sklenky. Ve studené vodě došlo k pomalému obarvování vody, která se postupně rozptýlila po celém objemu vody, ale její barva byla v porovnání s čajem vzniklým v teplé vodě mnohem světlejší. V teplé vodě došlo k jinému úkazu. Obarvená voda se nerozptylovala po celém objemu, kdežto klesala ke dnu a vytvořila pás sytě rudé kapaliny. Po několika minutách jsem směsí zamíchala a vrstvy zmizely. Vzniklá barva byla však pořád mnohem sytější než barva „čaje“, který vznikl ve studené vodě. Oba tyto pokusy o čaj jsem ochutnala a čaj z teplejší vody měl mnohem výraznější aroma a chuťově odpovídal čaji připravovanému podle návodu.
Dalším, v některých domácnostech každodenně rozpouštěným práškem je káva, pro upřesnění jsem použila Nescafé Gold. Ve 100 ml jsme rozpouštěli 7g této pochutiny. Ve studené vodě se káva nerozpouštěla, ale propadala se dolů ke dnu, a nebo zůstávala na povrchu a vytvořila se vrstva, která obsahovala nerozpuštěná zrna. Vzniklá směs byla hnědá a svou barvou kávu moc nepřipomínala. V teplé vodě o teplotě 75°C se namletá zrna rozpouštěla velmi ochotně a směs po desítkách sekund svou barvou odpovídala podomácku připravované kávě. Kávu jsem nechutnala, protože byla dosti silná a jejímu požívání neholduji.
Další na řadu přišlo potravinářské barvivo. To se normálně ve vodě až tak často nerozpouští, ale lze ho v ní rozpustit. Použila jsem modrou barvu, protože je celkem výrazná a velmi dobře se u ní určují odstíny. Množství jsem nevážila, nabrala jsem přibližně stejná na opačný konec kávové lžičky. Při rozpouštění za studena barvivo vodou propadalo a rozpouštělo se velmi pomalu. Po propadajících částech prášku zůstávala ve vodě barvená stopa. Po nasypání prášku do vody o teplotě 70°C se barvivo začalo okamžitě rozpouštět. Po cca minutě byl veškerý nasypaný materiál rozpuštěn a vzniklá barva byla spojitá a celkem výrazná.
Poslední na řadu přišel prášek na „limonádu“. Podle návodu na něm uvedeném se má rozpouštět v kohoutkové vodě pokojové teploty. Po nasypaní tangu nabraném na opačný konec čajové lžičky do této vody, došlo k tomu, co jsem pozorovala i u ostatních látek. Prášek se začal velmi pomalu propadat dolů, rozpouštěl se ochotněji a rovnoměrněji než barvivo, avšak vzniklá barva byla mdlá, nijak nevyzývala k vypití. Navíc se na dně vytvořila sedlina. Zkusila jsem směs zamíchat, sedlina se však pouze zvedla a poté pomalu klesla opět ke dnu. Zkusila jsem „nápoj“ ochutnat. Nebylo vůbec cítit, jakou má mít příchuť, byl pouze sladký. Na jazyku jsem taky cítila pachuť ještě nerozpuštěné jedlé sody, která je zodpovědná za rozpouštění těchto náhražek. Ve vodě o teplotě 71°C mělo rozpouštění trochu rychlejší spád. Téměř okamžitě po nasypání tangu do vody se prášek začal rozpouštět a klesat dolů. Vznikala sytě oranžová barva, která sice působila uměle, ale mnohem příjemněji než barva vzniklá ve studené vodě. Na dně se opět vytvořila drobná sedlina, ta se však po zamíchání rozpustila. Při ochutnávání bylo cítit výrazné aroma tropického ovoce, jak výrobce na etiketě uváděl, a dále také chuť kyseliny citronové, která se při výrobě těchto směsí také používá. Pokud bych tedy chtěla udělat z tohoto prášku levnou náhražku limonády, určitě bych se neřídila pokyny výrobce a prášek rozpustila v teplé vodě.
Tímto pokusem jsem chtěla ukázat a ověřit si, že je většinou výhodnější rozpouštět chemické kuchyňské pomocníky nebo pochutiny v teplé vodě, protože tím získáme výraznější chuť a celkově lepší výsledek.

Část fotodokumentace experimentů - rozpouštění kávy a modrého barviva ve vodě o pokojové teplotě (zdobená sklenice) nebo o teplotě mezi 70-80 °C (hladká sklenice).


Zdroje:
http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/rozpustnost.pdf
http://www.sps-vitkovice.cz/texty/texty/CHE/CHE_1_Roztoky_UT-PL.pdf

Nahoru


Komentář v 5. čísle

K tématu se nyní sešly tři nové příspěvky. Dr.MM Klára Stefanová se rozhodla navázat na svůj předchozí příspěvek, kdy zkoušela porovnat rozpustnost vybraných kuchyňských látek ve vodě při pokojové teplotě a teplotě mezi 70 a 80 °C, a to hned dvěma dalšími příspěvky! Radost nám udělala především příspěvkem na téma „Lze rozpustit gumového medvídka?“. Pokud vás zajímá odpověď na tuto otázku, její příspěvek naleznete hned za tímto komentářem. Oceňujeme však i odvahu, s kterou se pustila do svého druhého příspěvku „Teorie rozpustnosti“, ve kterém diskutovala hlavní faktory ovlivňující rozpustnost látek a jakým způsobem tak činí. Mgr.MM Lukáš Belza pak zkoumal rychlost rozpouštění běžných kuchyňských látek jako cukr a sůl, ale například také léků v závislosti na teplotě vody a mechanické dopomoci mícháním. Všechny příspěvky i s komentáři naleznete na našich stránkách a pod Klářiným příspěvkem pak i nějaké další otázky k zamyšlení.

Peťa

Nahoru


Jak rozpustit gumového medvídka (7,7 b)

Klára Stefanová

V úvodním představení témátka byla položena otázka, zda lze rozpustit gumového medvídka. Odpověď zní samozřejmě, že ano, pokud vezmete správné chemikálie.

Jistotou by v tomto pokusu bylo použití kyseliny sírové. Ta má však mnoho nevýhod. S klesajícím počtem starých akumulátorů v autě, které jí potřebují dolévat, klesá i počet míst, kde lze koupit v podobě 38% roztoku. S případným nákupem se spojena i nenízká pořizovací cena a v období okolí Vánoc je lákavější investovat do jiných komodit, než jsou nebezpečné chemikálie. Dalším místem, kde by se dala sehnat, je školní laboratoř. Bohužel díky jednomu zákonu se školní laboratoře téměř hermeticky uzavřely a studentům je do nich odepřen přístup. Poslední a asi největší nevýhodou je skladování a nebezpečí při manipulaci, kdy se i v domácích podmínkách musí dodržovat velmi přísné podmínky, jinak by došlo k velmi nepříjemnému poleptání. Z těchto důvodů jsem se rozhodla tuto chemikálii nevyužít a medvídky mučit v jiných tekutinách.

Pro účely svého pokusu jsem si sehnala následující chemikálie: toluen, organické rozpouštědlo olejů (s velkou pravděpodobností se jedná o xylen), aceton a kyselinu chlorovodíkovou (15% roztok). Obětmi mého pokusu se stali medvídci prodávaní v balení s názvem SugarLand Mega Bears (Gummy bears), bohužel byl zbytek balení zlikvidován rychleji, než jsem si stihla zdokumentovat složení těchto medvídků.

Nyní se krátce zmíním o charakteru jednotlivých potenciálních rozpouštědel.

Toluen (methylbenzen) je čirá těkavá kapalina, která není rozpustná ve vodě. Se vzduchem tvoří třaskavou směs. Využívá se především na výrobu teploměrů a jako rozpouštědlo barev a laků. Pro člověka je nebezpečný. Jeho vdechování způsobuje podráždění očí a dýchacích cest a tlumí činnost centrální nervové soustavy a oběhové systému. Je hojně zneužíván narkomany, kteří vdechují jeho páry. Bohužel tak činí v nevětraných prostorách a celkově za podmínek takových, aby umocnily účinky toluenu na lidské tělo, a vzhledem k tomu, že není možné tento plyn přesně dávkovat, není ojedinělé, že tato činnost končí smrtí zúčastněného.

Xylen je obecné označené směsi tří derivátů benzenu (pozn. red.: resp. methylbenzenu) (methylová skupina je na benzen (pozn. red.: methylbenzen) navázána v poloze ortho-, meta-, para-). Jedná se o čirou tekutinu, nasládlého zápachu a hořlavou. Tato směs se v průmyslu využívá jako rozpouštědlo a čistidlo v mnoha odvětvích, namátkou v tiskařství jako rozpouštědlo, kde nahrazuje nebezpečnější toluen nebo jako čistidlo při výrobě oceli. Získává se při rafinaci ropy. I tato těkavá látka bývá zneužívána jako droga.

Aceton, triviálně dimethylketon (pozn. red.: systematicky dimethylketon nebo propan-2-on, triviálně aceton), je bezbarvá kapalina, kterou lze poznat podle specifického zápachu. Má velmi zajímavou vlastnost a to, že je s vodou neomezeně mísitelný. Se vzduchem tvoří výbušné směsi. Díky své chemické struktuře je velmi reaktivní a je hojně využíván v organických syntézách, stojí na počátku výroby mnohých plastů, barev a laků. V domácnostech ho nalezneme nejčastěji jako odlakovač laku na nehty. Dech, který je cítit po acetonu, má být brán jako podezření, že dotyčná osoba trpí cukrovkou. Ve vysokých koncentracích může být nebezpečný, ale při běžné manipulaci a dodržování základní bezpečnostních pravidel nebezpečí nehrozí.

Kyselina chlorovodíková (HCl), též známá jako solná kyselina, je velmi silná bezkyslíkatá anorganická kyselina. Jedná se o těkavou bezbarvou látku, která může být mírně nažloutlá, pokud je nedokonale vyčištěna a obsahu železité ionty. Její páry mají štiplavý zápach a při vdechnutí mohou způsobovat poleptání sliznice. Reaguje s neušlechtilými kovy a v koncentrovaném stavu způsobuje korozi. V lidském těle se vyskytuje v žaludku, kde pomáhá zabíjet bakterie přítomné v potravě. (pozn. red.: Má tam však i další důležité role, např. udržováním nízkého pH zvyšuje aktivitu pepsinu, enzymu rozkládajícího bílkoviny, či umožňuje využívat Fe a vitamíny z potravy.) Využívá se v mnoha odvětvích chemické výroby. Geologové ji využívají k detekci vápence. Její směs s kyselinou dusičnou tvoří lučavku královskou, která je schopná rozpustit zlato nebo platinu.

Samotný pokus probíhal tak, že jsem medvídky na 48 hodin naložila do lázně s vybranou chemikálií a počkala, co to s nimi udělá. Pokus probíhal ve vyčištěných skleničkách po přesnídávkách. A výsledky jsou následující. Toluen na první pohled nezpůsobil medvídkovi žádnou újmu. Byl pouze zmrzlý jako všichni přeživší. Avšak poté, co byla oběť vytažena na sníh a chvíli ponechána svému osudu, vytvořila se na jejím povrchu bílá krusta, která se na jiném z medvídků nevyskytla. Tento děj dokazuje, že medvídek nějakým způsobem s toluenem reagoval a vzniklá látka poté reagovala buď se vzduchem, nebo s vodou (sněhem). V případě ponoření do xylenu a acetonu se na první ani na druhý pohled nestalo s medvídkem nic. Pouze byl oproti svým druhům, kteří nebyli podrobeni mučení, mírně ztvrdlý, což bylo způsobeno tím, že pokus z bezpečnostních důvodů probíhal v garáži, kdy je v zimních měsících podstatně nižší teplota než v domě. V nálevu kyseliny chlorovodíkové se medvídek úspěšně rozpustil. Původně jsem se domnívala, že reakce bude velmi rychlá, ale nakonec trvala celé dva dny. Jediné, co dokazovalo, že medvídek v kyselině byl naložen, byla barva vzniklého roztoku, který měl stejné zbarvení jako gumový medvídek.

Tímto pokusem jsem si ověřila domněnku, že je možné medvídka rozpustit v kyselině chlorovodíkové. Bohužel se mi však nepovedlo si potvrdit hypotézu, že všechny použité látky způsobí gumové postavičce nějakou viditelnou újmu, je možné, že by se tak stalo po delší době namožení. Při práci jsem dodržovala všechna nutná bezpečnostní opatření.

Porovnání "čerstvých" medvídků (spodní linie) a medvídků, kteří byli naloženi na 48 hodin v acetonu, HCl, organickém rozpouštědle olejů, resp. toluenu (horní linie).

 

Zdroje:

https://cs.wikipedia.org/wiki/Kyselina_chlorovodíková
https://cs.wikipedia.org/wiki/Toluen
https://cs.wikipedia.org/wiki/Xylen

Nahoru

 


Pokračování komentáře v 5. čísle

Klára ve svém příspěvku uvádí, že gumového medvídka lze rozpustit, záleží však na použitém rozpouštědle. Experimentálně pak ukázala, že vhodným rozpouštědlem může být například kyselina chlorovodíková. Otázkou však zůstává, proč se gumový medvídek rozpustil právě a jen v kyselině chlorovodíkové, zatímco v toluenu, xylenu ani acetonu k rozpuštění nedošlo? Jaké další chemikálie by mohly být vhodným rozpouštědlem gumových medvídků? Proč? Čím je způsobeno, že rozpuštění gumového medvídka je tak problematické, zatímco cukr, jeho hlavní složka, se rozpustí např. ve vodě poměrně rychle a ve velkém množství? Jak je to obecně s rozpustností proteinů, sacharidů a lipidů? A co když je „smícháme“ např. v nějaké buněčné membráně? Uměli byste rozpustit list nějaké rostliny, či část lidského těla (vlas, nehet atp.)?

Těšíme se na vaše další experimentální, teoretické i experimentálně-teoretické příspěvky.

Peťa

Nahoru

 


Teorie rozpustnosti (4 b)

Klára Stefanová

(bez komentářů redakce)


Pokud mluvíme o rozpustnosti, musíme nejprve zmínit, co je děj, který tato charakteristika popisuje. Jedná se o rozpouštění. Je to proces, kdy dochází ke vzájemné interakci látky rozpouštěné a rozpouštědla. Pokud se v kapalině rozpouští pevná látka, může vzniknout iontový nebo koloidní roztok. Koloidní roztok obsahuje částice o velikosti v řádu nanometrů a jedná se spíše o heterogenní směs.

Rozpustnost stanovuje maximální množství látky v gramech, kterou lze rozpustit ve 100 ml rozpouštědla. Ve chvíli, kdy v rozpouštědle rozpustím maximální množství látky, vzniká roztok, který nazýváme nasyceným. Pokud bychom v tuto chvíli roztok zprudka ochladili, vznikl by roztok přesycený. V tomto případě přebytečná látka rozpouštěná vykrystalizuje. Pokud naopak v rozpouštědle jsme ještě schopni rozpustit další množství látky rozpuštěné, nazýváme tento roztok nenasyceným. Rozpustnost jednotlivých látek lze ovlivnit mnohými faktory. Nejčastěji sledované faktory jsou následující: charakter rozpouštědla, charakter látky rozpouštěné, přítomnosti dalších látek v roztoku, teplota a tlak.

Charakter rozpouštědla souvisí s charakterem látky rozpouštěné. Obecně lze říci, že podobné se rozpouští v podobném. Ona podobnost se určuje pomocí polarity vazby jednotlivých látek. Polarita vazby mezi jednotlivými prvky se určuje pomocí elektronegativity jednotlivých obsažených prvků. Pokud je vazba nepolární, je rozdíl mezi jednotlivými elektronegativitami menší než 0,4. V tomto případě jsou elektrony rovnoměrně rozloženy mezi oba zúčastněné atomy. (rozpouštědlo - benzen, látka rozpouštěná - naftalen). Polární vazby vykazují rozdíl elektronegativit větší než 0,4 a současně menší než 1,7. Při vzniku této vazby dojde k tomu, že atom, který má větší elektronegativitu, k sobě  více přitáhne elektronový pár, který tvoří vazbu. Tím se vychýlí rovnováha mezi náboji na atomech a vzniká dipól. Látka se sice navenek jeví jako elektroneutrální, ale její elektrický náboj je v molekule rozložen nerovnoměrně. (rozpouštědlo- voda) Poslední skupinou vazeb jsou vazby iontové, kde je rozdíl elektronegativit atomů účastnících se vazby větší než 1,7. Obecně lze říci, že jde pouze o zvláštní druh vazby polární. Jedná se především o vazby mezi atomy I.A a VII.A skupiny. Tyto sloučeniny nejochotněji tvoří ionty. Tedy nepolární rozpouštědla nejlépe rozpouští nepolární látky. Polární rozpouštědla rozpouští velmi dobře látky polární a ještě ochotněji látky iontové. Nepolární látky se ochotněji štěpí na radikály a polární na ionty. Nejčastěji u anorganických látek uvažujeme o rozpustnosti ve vodě. U organických látek je tento systém složitější. Zde musíme rozlišit polární a nepolární část molekuly a určit míru vlivu těchto dvou částí molekuly. V případě anorganických látek a jejich rozpustností ve vodě porovnáváme podle polarity vazby. Některé látky není ani možné ve vodě rozpustit, jedná se většinou o horniny a minerály, které tvoří zemský povrch - většinou fosforečnany, oxidy, hydroxidy.

Dalším faktorem je obsah další látky v roztoku. Obecně tyto vlivy popisuje součin rozpustnosti. Popisuje vliv koncentrace jednoho iontu v závislosti na druhém. Platí, že součin koncentrací jednotlivých iontů je konstantní pro daný nasycený roztok. Pokud několikanásobně zvětšíme koncentraci jednoho iontu musíme koncentraci jiného iontu tolikrát snížit, jinak dojde k tomu, že přebytečné ionty se vysráží.

Často diskutovaným a zkoumaným faktorem je teplota rozpouštědla. Zde musíme rozlišit, jestli v tekutém rozpouštědlu rozpouštíme plyn, nebo pevnou látku. V případě pevné látky nelze vyslovit nějaký obecný závěr, zda se v teplejším rozpouštědle látky budou rozpouštět ve větším množství ,nebo naopak v menším. Většina látek s rostoucí teplotou svou rozpustnost zvyšuje. Obrovský nárůst pozorujeme například u dusičitanu stříbrného, který téměř zpětinásobí svou rozpustnost ve vodě při zvýšení její teploty z 20 na 100°C. Naopak hydroxid vápenatý svou, i tak nízkou, rozpustnost ve vodě za zvýšení teploty snižuje. Kuchyňská sůl, též chlorid sodný, svou rozpustnost v závislosti na teplotě téměř nemění. Z původních 36 g na 100 ml vody při 20 °C se zvýší na 39 g při zvýšení teploty na bod varu. Co však lze říci s jistotou, je fakt, že látka se v rozpouštědle bude rozpouštět rychleji. Tento fakt je způsoben rychlejším pohybem molekul rozpouštědla, který je zapříčiněn větším množstvím energie molekul. Tento jev zvyšuje pravděpodobnost, že molekuly rozpouštědla budou interagovat s molekulou látky rozpouštěné. U plynů jsme naopak schopni takovouto zákonitost nalézt a velmi často je využívat nebo se pro ní bránit. Plyny totiž s rostoucí teplotou ztrácí svou schopnost rozpouštět se v kapalině. Tento fakt přidělává každoročně vrásky na čele všem správcům rybníků, protože musí pravidelně čeřit vodu v rybnících, aby uměle navýšili podíl rozpuštěných plynů ve vodě a zamezili udušení chovaných ryb. Toto je taky jeden z opomíjených důsledků globálního oteplování. Teplota oceánské vody je totiž od určitých hloubek relativně stálá a téměř nezávislá na dění nad hladinou. V těchto hloubkách žije nespočetné množství ryb ale také nespočetné množství flóry, která pomáhá zásobovat tuto planetu kyslíkem. Jakékoliv drobné zvýšení teploty oceánských vod by způsobilo narušení křehké rovnováhy spojené s hromadným vymíráním rostlin a živočichů, což by mohlo způsobit obrovskou ekologickou katastrofu. Méně závažnějším důsledkem tohoto pravidla je fakt, že sodovky a sycené nápoje je dobré uchovávat v chladném prostředí, protože jinak se oxid uhličitý způsobující bublinatost nápoje rozpustí a vznikne slabá kyselina uhličitá a nápoj už nebude tak dobrý.
Posledním faktorem, který může ovlivnit rozpustnost je tlak. Zde však můžeme uvažovat pouze o rozpouštění plynů. To, jak se mění možná koncentrace rozpuštěného plynu v kapalině, popisuje Henryho zákon:
c= ,
kde c je koncentrace plynu rozpuštěného v kapalině, p je tlak plynu nad kapalinou a α absorpční koeficient, který je typický pro každý plyn a závisí i na teplotě plynu z výše zmíněných důvodů. Tento zákon se může objevovat v mnohých formulacích. Nejvíce se s ním setkává ve chvíli, kdy se mluví o Kesonově též dekompresní nemoci. Tato nemoc se vyskytuje u potápěčů při příliš rychlém vynořování, kdy dochází k prudkém vyplavování dusíku do krve, což může způsobit embolii a ta může vést až ke smrti.


Zdroje:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Rozpouštění https://cs.wikipedia.org/wiki/Koloid
http://www.chemgeneration.com/cz/chainreaction/experiments/nasycené-a-přesycené-roztoky.html
http://test.gymnzidlo.cz/supl/3675.pdf
http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/rozpustnost.pdf
https://cs.wikipedia.org/wiki/Chemická_vazba
https://cs.wikipedia.org/wiki/Součin_rozpustnosti
http://www.sps-vitkovice.cz/texty/texty/CHE/CHE_1_Roztoky_UT-PL.pdf
http://www.wikiskripta.eu/index.php/Henryho_zákon
http://kch.zf.jcu.cz/vyuka/mgr/zf/organchem%20soubory/3.ppt

Nahoru

 


Vliv teploty a míchání na dobu rozpouštění vybraných, nejen kuchyňských látek (4,1 b)

Lukáš Belza

(bez komentářů redakce)

Tentokrát jsem se rozhodl věnovat svůj čas při řešení MaM experimentům, konkrétně rozpustilé rozpustnosti. Připravil jsem si tedy nějaké suroviny z domácnosti a začal experimentálně zkoušet. Vzhledem k „válečným podmínkám“ je jasné, že výsledky experimentu ani vzdáleně nedosahují laboratorní přesnosti. Jedná se spíše o zábavu a orientační hodnoty.
V kuchyni jsem našel pár surovin a začal experimentovat, zabrousil jsem také lehce do lékárničky, a tak mezi surovinami nalezneme i běžné léky.
V následující tabulce jsou uvedeny výsledky mého experimentu. Čas rozpuštění je uveden v minutách a sekundách.

  Voda (50 ml)
Bez míchání S mícháním
23 °C 100 °C 23 °C 100 °C
Cukr (5g) Nelze* Nelze* 0:45 0:15
Sůl (5g) Nelze* Nelze* 0:30 0:15

* Sůl a cukr jsem se pokoušel rozpustit dvakrát, protože se mi poprvé nerozpustily a chtěl jsem ověřit, zda se nejedná o nasycený roztok. Poprvé jsem tedy rozpouštěl v 50 ml vody, podruhé ve 100 ml, pokaždé však cukr i sůl téměř okamžitě ztratily bílou barvu (staly se průhlednou), usadily se na dně, ale nerozpustily se ani po 30 minutách.

Když jsem byl malý, nedokázal jsem polykat prášky, a tak mě napadlo vyzkoušet rozpustnost dvou nejběžnějších prášků užívaných především ke snížení teploty, Paralenu a Acylpyrinu.

  Voda (100 ml)
Bez míchání S mícháním
23 °C 100 °C 23 °C 100 °C
Cukr (5g) Nelze Nelze 2:47 1:30
Sůl (5g) Nelze Ihned Nelze ---

* Paralen se po minutě a půl míchání ve vroucí vodě rozpustil, občas šlo narazit na stopy malých hrudek, ale ty jsem zanedbal. Paralen se po minutě a 15 sekundách ve vroucí vodě bez míchání rozpadl na kupičku hrudek, o žádné rozpuštění se však ani po delším čase nejednalo. Ve studené vodě se paralen při míchání rozpustil, ale se znatelnějšíma hrudkami než u teplé vody. Ve studené vodě bez míchání se paralen rozpadl na přibližně stejnou hromádku za necelé 4 minuty. Acylpyrin se při pokojové teplotě bez míchání rozpadl stejně jako paralen na hromádku a to přibližně za 20 sekund. V horké vodě se však bez míchání rozpustil ihned. Naopak s mícháním ve studené vodě vzniklo velké množství malých kousíčků.

Klasickým závěrem experimentů je fakt, že s mícháním se jednotlivé suroviny ve vodě rozpustí dříve než bez míchání. Zároveň rozpouštění urychluje vyšší teplota vody. Zajímavá mi přišla především reakce Acylpyrinu na teplou vodu, zajímalo by mě, proč se v teplé vodě rozpustil vážně okamžitě.
Dále jsem experimentálně vyzkoušel nějaké zajímavé kombinace, které jsem doma našel. Například cukr (5 g) se v 50 ml rumu Božkov pokojové teploty při míchání rozpustil po 3 minutách. V citronové šťávě se cukr (5 g) rozpustil při míchání za 70 sekund. Podobných pokusů by bylo možné dělat mnoho, ale nechávat neuklizenou kuchyň a „plýtvat“ potravinami na experimentální účely není možné donekonečna. Musím přiznat, že přes počáteční „trable“ se solí a cukrem mě experimentování celkem chytlo. Třeba v příštím čísle něco přidám, pokud to půjde... :-)

Nahoru