Kyslík
Meissnerův jev
Supravodiče jsou speciální materiály, které nemají žádný vnitřní odpor. Do supravodivého stavu se může dostat poměrně velké množství kovů, stačí je jen zchladit na dostatečně nízkou teplotu (teploty blízko absolutní nuly). Kromě tohoto se dnes vyrábějí i tzv. vysokoteplotní supravodiče. Jde většinou o materiály podobné keramice, které (ač samy nevodivé) předházejí do supravodivého stavu již při teplotách kapalného dusíku (-196 °C). Takovým materiálem je označovaný jako YBaCuO, tedy směsný oxid yttria, baria a mědi.
Supravodiče se poměrně zvláštním způsobem chovají v magnetickém poli jiného magnetu, magnetické pole se snaží ze sebe vypudit. Od magnetu se odtlačují a jednoduše jsou uvést do takového stavu, že supravodič nad magnetem levituje (a nebo naopak).
Na záznamu je vidět proces chlazení supravodiče kapalným dusíkem a následná levitace malého magnetu nad supravodičem. Magnetek levituje, otáčí se a pomalu se pokrývá krystalky ledu ze vzdušné vlhkosti.
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.
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).
Ukázka citlivosti směsi KClO3 a červeného fosforu
Chlorečnan draselný je velmi silné oxidační činidlo s oblibou
používané v pyrotechnice. V čistém stavu se jedná o naprosto stabilní
chemikálie, jakmile je tato látka ale smíchána s jakoukoli hořlavou
látkou, prudce se zvyšuje citlivost a nestálost této směsi. Některé
směsi jsou poměrně bezpečné (chlorečnan je nepostradatalnou součástí
směsi na hlavičkách zápalek), jiné jsou velmi citlivé na tření a náraz
(v kapslících do dětských kapslíkových pistolek). A právě směs červeného
fosforu s chlorečnanem patří ke směsím z nejcitlivějších.
Na
záznamu je vidět špetka směsi fosforu a chlorečnanu na jednom kladivu a
druhé kladivo, které do hromádky narazí. Ihne po nárazu dojde k prudké
reakci provázené intenzivní ránou. Bílým dýmem je pak směs chloridu
draselného a oxidu fosforečného.
5 KClO4 + 2 P4 -> 2 P4O10 + 5 KCl
Natočeno na rychloběžnou kameru při 2000 fps (80× zpomaleno).
Rapidní krystalizace přesyceného roztoku thiosíranu sodného
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.
Aluminotermie
Aluminotermií se nazývají reakce kovového hliníku s oxidem jiného
kovu. Při této reakci dochází k přenosu atomů kyslíku z oxidu kovu na
hliník, při tom vzniká oxid hlinitý a surový kov. Tyto reakce se
využívají právě k výrobě různých kovů. Jedná se o velmi exotermní
reakce, směs se zahřeje až na asi 2000 °C, vzniklý kov je pak v kapalném
skupenství.
Běžnou směsí (označuje se jako termit) je směs kovového
hliníku s práškovým oxidem železitým. Reakce se využívá na sváření kusů
železa v podmínkách, kde není možné svářet pomocí acetylenového hořáku
nebo elektrické energie, nebo je potřeba najednou vyrobit velké množství
železa. Typickým případem je svařování kolejí.
2 Al + Fe2O3 = 2 Fe + Al2O3
Natočeno rychloběžnou kamerou při rychlosti 600 fps (24× zpomaleno).
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.
Reakce sodíku s isopropanolem
Sodík stejně jako ostatní alkalické kovy intenzivně reaguje nejen s
vodou ale i alkoholy. Jeho reakcí s iso-propanolem vznikají bublinky
vodíku a propanoát sodný. K reakci je přidán pH indikátor thymolová
modř, ukazující na změny pH při reakci, vznikající alkoholát je silně
bazický.
2 (CH3)2CHOH + 2 Na = 2 (CH3)2CHONa + H2
Záznam je 10× zrychlen.
Radiofarmaka
Dehydratace cukru kyselinou sírovou time-lapse
Kyslina sírová je silná anorganická kyselina, která má silné
dehydratační vlastnosti. To znamená, že do sebe vstřebává vodu a dokáže
jí odnímat i různým látkám. Při reakci cukru s koncentrovanou kyselinou
sírovou dochází k tomu, že kyselina sírová cukr dehydratuje natolik, že z
něj zbyde jen uhlík.
C12H22O11 + n H2O4 = C + 11 H2O.nH2SO4
Časosběr - zrychleno 50× (1 snímek za 2 sekundy).
Reakce sodíku s isopropanolem
V iso-propanolu jsou rozpouštěny různé pH indikátory (fenolftalein, thymolftalein, p-nitrofenol), které dokazují, že vznikající alkoholát je silně bazický. Barevné obrazce jsou způsobeny difúzí.
2 (CH3)2CHOH + 2 Na = 2 (CH3)2CHONa + H2
Záznam je 10× zrychlen.
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.
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.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.
Výbuch balonku s vodíkem - slow-motion
Samotný vodík nemůže hořet dokud není smísen s kyslíkem
. Samotné hoření proto probíhá až chvíli poté, co balonek praskne a vodík se s míchá se vzduchem.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.
Flash prach obsahuje, mimo jiné, kyslíkatou sůl choru - chloristan draselný.Výbuch balonku se směsí vodíku a kyslíku - slow-motion
Vodík nemůže hořet ani vybuchnout aniž by měl přístup ke kyslíku.
Pokud je v balonku vodík a kyslík smíchán ve vhodném poměru (ideálně
2:1) dojde uvnitř balonku k rychlé explozi, aniž by balonek prasknul. K
rozmetání balonku dojde až chvilku po výbuchu kvůli vzniku velkého
objemu plynu.
Reakce manganistanu draselného s peroxidem vodíku
Při reakci dochází k redukci manganistanu na oxid manganičitý a
zároveň k rozkladu peroxidu vodíku na vodní páru a kyslík. Reakce je
bouřlivá a silně exotermní.
Leidenfrostův efekt u vody
Pokud kapeme kapalinu na plochu, která má o mnoho větší teplotu než
je teplota varu kapaliny, dochází k tomu, že se kapalina při dopadu na
plochu ihned odpaří a pod kapkou vznikne vrstva plynu, na kterém se
kapalina vznáší .Tento jev se nazývá Leidenfrostův efekt
Důkaz, že kapalný kyslík podporuje hoření
Lihová raketa - hoření lihových par smíšených se vzduchem
Pokus byl natočen rychloběžnou kamerou při 800 fps (32× zpomaleno).