Věda v plechovce od piva
14. 2. 2009
Po vypití piva nebo koly obvykle prostě prázdnou plechovku vyhodíme do koše, aniž bychom se nějak hlouběji zamysleli. Avšak taková plechovka je ve skutečnosti příkladem skvělého inženýrství. Pomocí fyziky a chemie Michael odhalí její tajemství a dokonce se zaměří na vědu týkající se i obsahu.
Michael: Obaly představují sporný rys potravinářského průmyslu. A to kvůli odpadům, které vytvářejí. Jsou však i užitečné, protože udržují obsah čistý a čerstvý. Fungují totiž jako bariéra proti bakteriím, způsobujícím hnití, anebo chemickým látkám, jako je kyslík anebo vlhkost z ovzduší.
Filip: Nápoje, jako například toto pivo, by bez svého ochranného hliníkového obalu jistě ztratily svoji svěžest i bublinky.
Filip: Tak to byl obsah plechovky a teď přijde na řadu její obal. Zmáčknutím plechovky snížíme její objem … Tak a hned je v popelnici víc místa.
Michael: S malým experimentátorským úsilím můžeme však plechovku od piva zmáčknout ne silou svých dlaní anebo chodidel, ale pomocí ohromné síly vědy. Do prázdné plechovky nalijeme malé množství vody … a položíme ji na sporák.
Filip:Dále budeme potřebovat misku. Naplníme ji studenou vodou … tak.
Michael: Zahříváním plechovky se voda uvnitř začne vařit a měnit v páru. Tato pára je
mnohem lehčí než kapalina, rozpíná se a vytlačuje z plechovky vzduch.
Filip: Opatrně kleštičkami uchopíme rozpálenou plechovku a – pozor, to je důležité – jedním rychlým pohybem překlopíme do studené vody.
Tereza: Vodní pára uvnitř plechovky rychle kondenzuje a tlak v nádobce tak prudce klesne. Tlak okolního vzduchu plechovku zmáčkne.
Filip: Tomu říkám „síla vědy“, Michaele.
Michael: Hliník je nejrozšířenějším kovem v zemské kůře. A po kyslíku a křemíku je třetí nejrozšířenější prvek na naší planetě vůbec. Tvoří asi 8 % váhy pevné zemské kůry.
Filip: Jeho nízká hustota, lehká zpracovatelnost a odolnost proti korozi z něj činí jednu ze základních surovin, kterou zpracovávají všechny průmyslové země. Jen loni činila světová produkce tohoto kovu, Michaele hádej, víš to?
Michael: Netuším.
Filip: Třicet pět milionů tun.
Michael: Je to dost na to, abychom hliníkovou fólií pokryli sedmdesát miliard aut.
Filip: Jaká je výhoda aluminiových plechovek oproti běžnému sklu?
Michael: The advantage is in the transport of these drinks.
Přednost je v dopravě těchto nápojů.
Plechovky jsou výrazně lehčí než sklo.
Filip: To znamená levnější export a import.
Michael: Tak. And also less likely to break.
A také je méně pravděpodobné, že se rozbijí.
První plechovky na pivo vyvinuli ve dvacátých letech minulého století němečtí přistěhovalci do Spojených států. Zpočátku však měli potíže s tím, že pivo bylo cítit plechovkou.
Michael: However, a solution was found by the Union Carbide Corporation in America: They lined the inside of the beer can with a special polymer material, that they called Vinylite.
Řešení však objevili v americké společnosti Union Carbide. Vnitřek plechovky potáhli speciální polymerovou látkou, kterou nazvali Vinylite.
Filip: Podobný polymer se používal i k výrobě gramofonových desek.
Michael: We can apply some further chemistry to our beer can to remove the aluminium and reveal the vinylite polymer lining.
Na naši plechovku od piva můžeme použít trochu chemie, abychom odstranili hliník a odkryli vinylitový polymerový povlak.
Filip: Budeme k tomu potřebovat vodu a hydroxid sodný.
Michael: Hydroxid sodný je nebezpečná chemická látka, a proto si musíme vzít ochranné brýle, rukavice a pokus uděláme venku. Takže Filipe, za mnou.
Filip: Nejprve musíme odstranit potisk z plechovky pomocí drátěnky nebo brusného papíru. Myslím, že hezky česky se to jmenuje „šmirgl-papír“.
Michael: Ano. A zatímco Filip brousí jako divý, já můžu velice opatrně rozpustit hydroxid sodný ve vodě.
Filip: Potom odstraníme z plechovky náplň … Není to škoda, Michaele?
A dáme do ní trochu vody. To abychom zvýšili její hmotnost.
Michael: Then carefully place it into our sodium hydroxide solution …
Pak ji opatrně ponoříme do našeho roztoku hydroxidu sodného.
A teď stačí jenom čekat.
Michael: Ptáte se, jaká reakce ve skleničce probíhá? Pozorně sledujte.
Michaela jako čistý hliník chrání Filip. Je to ve skutečnosti tenká povrchová vrstvička oxidu hlinitého.
Al2O3 + 3 H2O + 2 OH¯ = 2 Al(OH)4¯
Vodný roztok hydroxidu sodného v podání Eleny a Vadima chemicky útočí na tuto vrstvičku.
Filip coby oxid hlinitý se mění na hydroxid hlinitý. A ochotně se rozpouští ve vodě.
Nechává ovšem hliník nechráněný – nahatý. Což vzhledem k nízké venkovní teplotě Michael odmítl zahrát doslova.
2 Al + 3 H2O = Al2O3 + 3 H2
Hliník rychle reaguje s vodou a mění se na oxid hlinitý. Přitom vzniká plynný vodík, který s citem ztvárnila Míša.
Michael: A toto byla naše reakce.
Filip: A její výsledek? Jak sami vidíte, veškerý hliník byl sežrán. Prostě zmizel.
Michaele, musíš opatrně opláchnout to, co zbylo z plechovky …
Michael: Provedu.
Filip: …v čisté vodě.
Michael: A tady to je.
That´s the vinylite polymer, the fabulous chemical compound that keeps our beer and soft-drinks so fresh-tasting.
To je polymer vinylite, báječná chemická sloučenina, která udržuje svěží chuť našeho piva a nealkoholických nápojů.
Michael: Tak už víme všechno o něm. Tak to můžeme normálně…
Filip: Tak na zdraví!
Michael: Jaké zdraví? Na vědu!
Filip: Na vědu!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough