Uhlík
Střelný prach
Zatímco evropští alchymisté se zabývali hlavně pokusy o přeměnu běžných kovů ve zlato, čínští alchymisté se pokoušeli o vytvoření preparátu prodlužující život. V rámci svého bádání ale dospěli k preparátu, který dokáže život rapidně zkrátit. Pro směs dusičnanu draselného, síry a dřevěného uhlí se postupně vžilo označení střelný prach.
Exploze střelného prachu ve zkumavce - Slow-motion
Střelný prach je jemně rozemletá směs dřevěného uhlí, dusičnanu draselného. Pokud je tato směs volně nasypaná na podložku a zapálena, mírumilovně (i když poměrně rychle) shoří. Jinak tomu je, pokud je střelný prach zapálen uvnitř nábojnice ve střelné zbrani nebo v malé plastové zkumavce, která nábojnici napodobuje. Díky uzavřenému prostoru začne ihned po zapálení uvnitř zkumavky prudce narůstat tlak, jak přibývají zplodiny hoření. Také teplo vznikající při reakci se kumuluje uvnitř a přispívá ke zrychlování rakce. V okamžiku, kdy je uvnitř zkumavky (nábojnice) tlak natolik vysoký, že ho nedokáží stěny zkumavky vydržet, zkumavka praskne, a do okolí se rozletí zbytky střelného prachu, který nestihl shořet. V případě nábojnice dojde k vystřelení náboje.
Natočeno rychloběžnou kamerou při 10 000 fps (400× zpomaleno).
Na záznamu je jasně patrné, že nejprve se chemická reakce pomalu šíří skrz střelný prach, rychlost šíření ale rychle roste až zkumavka vybuchne.
Hoření připraveného střelného prachu - Slow motion
Černý střelný prach je směs dřevěného uhlí, síry a dusičnanu draselného. Při průmyslové výrobě střelného prachu se tyto ingredience dlouhé hodiny melou, lisují a následně drtí, aby došlo k dokonalému promísení.
Pokud jednotlivé ingredience pouze volně sesypeme a vzniklou směs zapálíme, dostaneme střelný prach, který hoří jen pomalu a nevybuchuje.
Natočeno rychloběžnou kamerou při 600 fps (24× zpomaleno).
Na záznamu je dobře videtelné pomalé přesouvání reakční zóny a velkého mnéžství pevných produktů hoření (bílý dým).
Hoření sypaného střelného prachu - Slow-motion
Tento střelný prach uzavřený v nábojnici rychle přechází od hoření k explozi, ale volně sypaný na podložce pouze poklidně shoří za vývinu velkého množství pevných produktů hoření (dým).
Natočeno rychloběžnou kamerou při 2000 fps (80× zpomaleno).
Hoření methanu - Slow-motion
Methan je bezbarvý hořlavý plyn lehčí než vzduch, tvoří podstatnou část zemního plynu.
Při pokusu na videu se nechá methan probublat vodou se saponátem, vznikne pak pěna plná methanu. Tu je pak možné zapálit i volně na ruce, protože voda pohlcuje teplo vznikající při hoření.
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H 2 O
Natočeno rychloběžnou kamerou při 600 fps (24× zpomaleno).
Redukce oxidu uhličitého kovovým hořčíkem
Oxid uhličitý je za normálních okolností bezbarvý nedýchatelný plyn.
Pokud ho ochladíme na asi -80 °C, desublimuje a vytvoří bílou, ledu
podobnou pevnou látku označovanou jako suchý led.
Oxid uhličitý je
plyn, který nepodporuje hoření, naopak se používá v sněhových hasicích
přístrojích. Hořčík je lehký kov, který má velmi nízkou
elektronegativitu a velkou afinitu ke kyslíku. Na vzduchu hoří oslnivě
bílým plamenem, jakmile je ale hořící hořčík ponechán v atmosféře CO2
začne reagovat i s ním.
Produktem této reakce je elementární uhlík a
oxid hořečnatý. Zajímavé je, že reakce hořčíku s oxidem uhličitým je
bouřlivější než reakce s kyslíkem.
2 Mg + CO2 -> C + 2 MgO
Natočeno rychloběžnou kamerou při rychlosti 300 fps (12× zpomaleno).
Schweizerovo činidlo slow-motion
Schweizerovo činidlo je roztok hydroxidu tetraamminměďnatého ( [Cu(NH3)4](OH)2)
v amoniaku. Jedná se o tmavě modře zbarvenou kapalinu, která má poměrně
unikátní schopnost rozpouštět celulózu (vlákninu). Roztok celulózy ve
Schweizerově činidle je ale stálý v silně bazickém prostředí, jakmile se
roztok nalije do kyseliny, dojde k opětovnému vysrážení celulózy.
Tímto způsobem je možné celulózu přepracovávat do podoby vláken (viskóza
známá z oděvního průmyslu, či vaty) nebo jemného prášku.
Natočeno rychloběžnou kamerou při rychlosti 100 fps (4× zpomaleno).
Rapidní krystalizace přesyceného roztoku octanu sodného
Při opatrné přípravě roztoku octanu sodného lze připravit takový roztok, který obsahuje více rozpuštěné látky než by mělo být za dané teploty možné (tzv. přesycený, nebo podchlazený roztok. Látka v roztoku nemůže zkrystalizovat, dokud nemá vhodné krystalizační centrum (škrábanec na skle, krystalek pevné látky). Jakmile, se roztok dostane do kontaktu s vhotným zárodkem, dojde k velmi rychlému vykrystalizování celého roztoku.
Krystalizace přesyceného roztoku je proces exotermní, směs se samovolně zahřívá. Tohoto se využívá v zahřívacích polštářcích.
Rychlost záznamu není upravena, růst krystalů je pozorovatelný pouhým okem.
Reakce NO2 s anilinem - hypergolická reakce
Kapalný oxid dusičitý
Ihned poté co přijde do styku kapalný NO2 a palivo (v našem případě anilin, v případě kosmických plavidel je to dimethylhydrazin) dojde k samovolnému zažehnutí reakce.
Záznam
hoření "malého raketového motorku ve zkumavce" je ve skutečném čase.
Hoření porovnejte se zpomaleným (slow-motion) záznamem:
https://youtu.be/ev0KIerrsYc.
Reakce NO2 s anilinem - hypergolická reakce - Slow-mo
Kapalný oxid dusičitý
Ihned poté co přijde do styku kapalný NO2 a palivo (v našem případě anilin, v případě kosmických plavidel je to dimethylhydrazin) dojde k samovolnému zažehnutí reakce.
Záznam
hoření "malého raketového motorku ve zkumavce" je natočen rychloběžnou
kamerou při 2000 fps (80× zpomaleno). Jak vypadá tento pokus v reálném
čase se můžete podívat zde: https://youtu.be/3ohr21Ga5zc.
Dancing fire: hořící kapalný methan - Slow-motion
Při pokusu nazývaném "Tančící oheň" je zapálen methan zkapalněný ve zkumavce a následně jsou kapičky hořícího methanu rozlity po podložce. Kapalný methan se při pokojové teplotě intenzivně odpařuje, kapičky methanu se vznášejí na vrstvičce plynného methanu a odpařený methan nad kapičkou hoří. Díky nízké teplotě kapiček methanu nedochází k zahřívání podložky a nehrozí zapálení okolních předmětů.
Pokus byl natočen rychloběžnou kamerou při 500 fps (20× zpomaleno).
Radiofarmaka
Rapidní krystalizace přesyceného roztoku octanu sodného
Při opatrném ochlazování horkého nasyceného roztoku octanu sodného lze
připravit takový roztok, který obsahuje více rozpuštěné látky než by
mělo být za dané teploty možné (tzv. přesycený, nebo podchlazený
roztok. Látka v roztoku nemůže samovolně zkrystalizovat, dokud nemá
vhodné krystalizační centrum (škrábanec na skle, krystalek pevné látky,
nečistota). Jakmile, se roztok dostane do kontaktu s vhotným zárodkem,
dojde k velmi rychlému vykrystalizování celého roztoku.
V případě
tohoto pokusu došlo k naočkování podchlazeného roztoku ještě před tím,
než se kapalina dotkla krystalu octanu sodného připraveného na petriho
misce. Krystalizačním centrem zde byl pravděpodobně škrábanec na skle.
Krystalizace přesyceného roztoku je proces exotermní, směs se samovolně zahřívá. Tohoto se využívá v zahřívacích polštářcích.
Rychlost záznamu není nijak upravena, růst krystalů je pozorovatelný pouhým okem.
Dehydratace cukru kyselinou sírovou time-lapse
C12H22O11 + n H2O4 = C + 11 H2O.nH2SO4
Časosběr - zrychleno 50× (1 snímek za 2 sekundy).
Piranha Solution - kyselina peroxosírová
Kyselina peroxosírová je kapalina se silně oxidačními vlastnostmi - jakmile přijde do styku s libovolným organickým materiálem tak ho rozloží. Je to ale látka nestálá, nedá se uchovávat a před použivím je potřeba vždy připravit čerstvá smícháním kyseliny sírové a peroxidu vodíku.
Střelný prach
Směs označovaná jako střelný prach je lidstvu známá již více než 1000 let. Jedná se o rychle hořící až vybuchující směs síry, dřevěného uhlí a dusičnanu draselného.
Samovznícení anilinu a oxidu dusičitého - normální rychlost
Při smísení kapalného oxidu dusičitého s anilinem dochází k okamžitému zapální a hoření. Směsi organických látek obsahujících dusík (např. dimethylhydrazin) s kapalným oxidem dusičitým se využívají v raketových motorech v kosmu, kde není možné zapálit motor jiným způsobem.
Video ukazuje reálnou rychlost reakce.Dancing fire - hořící kapalný methan
Methan je bezbarvý plyn, který má teplotu varu -161 °C. Dá se velmi jednoduše zkapalnit ochlazením kapalným dusíkem. Při pokojové teplotě se ale zkapalněný methan rychle odpařuje a lze nad kapičkami kapalného methanu zapálit.
Samovznícení anilinu a oxidu dusičitého - slow-motion
Při smísení kapalného oxidu dusičitého s anilinem dochází k okamžitému zapální a hoření. Směsi organických látek obsahujících dusík (např. dimethylhydrazin) s kapalným oxidem dusičitým se využívají v raketových motorech v kosmu, kde není možné zapálit motor jiným způsobem.
Video je 80× zpomaleno.
Ohnivý hřib - trik filmových pyrotechniků - slow-motion
Tento trik se využívají filmoví pyrotechnici, když potřebují vytvořit něco podobného atomovému hřibu.
Z moždíře se pomocí směsi označované jako flash-prach vystřelí do vzduchu hořlavina (benzín). Hořlavina rozprášená ve vzduchu chytne od zbytků hořícího flash-prachu a vytvoří ohnivý hřib.
Benzín je sloučenina skládající se převážně z uhlíku a vodíku.Lihová raketa - hoření lihových par smíšených se vzduchem
Pokus byl natočen rychloběžnou kamerou při 800 fps (32× zpomaleno).