CHEMIE www.egmont.cz
First published 2010 by Kingfisher This revised adition published 2014 by Kingfisher Written by Dan Green Consultant: Nick Chatterton Designed and created by Basher www.basherbooks.com Cover design: Jane Tassie Text and design copyright Toucan Books Ltd., 2010 Based on an original concept by Toucan Books Ltd. Illustrations copyright Simon Basher, 2010 Translation copyright Michal Tenkrát, 2015 Vydalo nakladatelství Egmont ČR, s. r. o., Žirovnická 3124, 106 00 Praha 10, v Praze roku MMXV jako svou 4 590. publikaci Z anglického originálu Chemistry, Getting a Big Reaction! přeložil Michal Tenkrát Odpovědný redaktor Stanislav Wimmer Technická redaktorka Alena Mrázová Sazba Art D Grafický ateliér Černý, s. r. o. Tisk Finidr, s. r. o. První vydání. TS 14 ISBN 978-80-252-3473-0
OBSAH Úvod 4 Základní stavy 6 Stavební kameny 24 Nebezpeční ohavové 44 Pokusní králíci 54 Odporná organika 68 Neposedné jiskry 80 Děti Země 94 Látky pro život 106 Rejstřík 124 Rejstřík pojmů 126
Úvod Chemie/Antoine Lavoisier Vítej v divuplném, divokém a občas záludném světě chemie. Od velkého třesku po alchymisty, chemie je věda plná záhad a její zákony ovlivňují svět již od počátku věků. Je to nauka o věcičkách, z kterých se vše ve vesmíru skládá, tedy o fyzikálních a chemických vlastnostech hmoty a o tom, jak se tyto věci chovají v chemických reakcích. Chemie je také obor, který lidstvu přinesl spoustu šikovných materiálů, bez kterých si život neumíme představit, nemluvě o náhledu do fungování života samotného! Chemici se velice rádi drží svých zásad, ale bez Antoina Lavoisiera (1743 1794) by možná dnes byli bez práce. To on si uvědomil, že vzduch se skládá z několika různých částí a že jedna z těch nejdůležitějších je uvolňována rostlinami a dohromady s vodíkem dává vodu. Pojmenoval ji oxygen (kyselinu tvořící), dnes známý jako kyslík. Další jeho zjištění bylo jasné jak facka, ale stalo se základní myšlenkou každé chemické reakce: to, co vstupuje do reakce (výchozí látky), váží vždy stejně jako to, co z reakce vystupuje (produkty). Bohužel si Lavoisierovy geniality lidé v jeho době nevážili, a tak byl za Francouzské revoluce popraven. Byla to jeho nepopulární denní práce daňového úředníka, která otce moderní chemie připravila o jeho chytrou hlavu. 4
Antoine Lavoisier
Kapitola 1 Základní stavy Jako první se nám představuje přímá a umírněná partička, která má ráda klasiku a nepouští se do ničeho složitého. Jsou to věci, které kolem sebe vidíš, cítíš a které můžeš osahat a držet v rukou: hmota. Je tu sám základní stavební kámen vší hmoty, Prvek (to on je všude první), i jeho jedinečné kombinace, Sloučenina a Směs. Hmotu najdeš ve vesmíru ve třech základních podobách zvaných skupenství, jež jsou Pevná látka, Kapalina a Plyn. O tom, jak a kdy se všechno mění z jednoho stavu na druhý, tedy taje nebo se vaří, rozhodují dvě čilé postavičky, Bod varu a Bod tání. 6
Pevná látka Kapalina Plyn Bod tání Bod varu Brownův pohyb Prvek Sloučenina Směs Periodická tabulka
Pevná látka Základní stavy Tento starý tvrdohlavý beran je skupenství s nejnižší energií. Zavalitý floutek, jehož částice mají pevně danou vnitřní strukturu. Dodání tepla rozkmitá jeho částice a promění ho v kapalinu. Jsem spolehlivý a věrný přítel, který se nerad pouští do větších akcí a drží se dál od tepla. Jsem stavěný jak se sluší a patří a pevně držím svůj tvar. Pokud mám vysoký bod tání, nečekej, že změknu. Budu spíš jen tak bez ostychu stát na místě, což se ti může hodit, až ze mě budeš chtít udělat nějaký předmět nebo ve mně usměrnit neposednou a hravou Kapalinu. Odolávám zmáčknutí a neměním objem, protože mé atomy jsou natlačeny jeden na druhém jako sardinky v plechovce. Často také tvoří krystalickou strukturu, tedy pravidelně se opakující stavbu částic, i když některé pevné látky, například sklo, se pyšní amorfní (nepravidelnou) vnitřní stavbou. Když začneš zvyšovat mou vnitřní energii (třeba tím, že mě zahřeješ), po určité době se proměním v kapalinu. Polymery jsou pevné látky složené z dlouhých a ohebných řetězců molekul, zatímco bílkoviny jsou pevné látky živého světa přítomné ve všech formách života. 8 Diamant je pevná krystalická forma uhlíku a nejtvrdší známý přírodní nerost. Nejtěžší: osmium (23krát těžší než voda) Nejlehčí: aerogel (530krát lehčí než voda) Nejlehčí kov: lithium (na vodě plave)
Pevná látka 9
Kapalina Základní stavy Tento tekutý kamarád proudí tvými tepnami a žilami. Prostřední skupenství ani nízké, ani vysoké energie, jež nemůže existovat ve vakuu. Ohřátím se promění v plyn, ochlazením se stane pevnou látkou. Jsem hozený do klidu, brácho. Jako správný oldschoolový hipster nejsem žádný zatvrzelý pedant a většinou se nechávám jen tak unášet. Pokud se objeví překážka, najdu si cestu kolem ní a nemám problém měnit tvar, abych se vešel do jakékoliv nádoby, do které mě dáš. Jsem důležitá osoba například bez kapalné vody na této planetě by nebyl možný život. Dost si vybírám, s kým se dám dohromady a s kým ne. Občas bez váhání vklouznu do jiných kapalin, jindy zase z principu odmítnu. Toho si všimneš třeba na duhových kapičkách oleje ve špinavých kalužích. Vzájemné přitahování mých molekul způsobuje povrchové napětí, sílu, díky které vytvářím kapky. Odolávám stlačení a dodáním tepla se roztáhnu. Když mě zahříváš nebo kolem mě snižuješ tlak, po čase se vypařím v podobě plynu. Pokud umím rozpouštět pevné látky, říká se mi rozpouštědlo. 10 Díky svému vysokému povrchovému napětí je kapalná rtuť vlastně suchá! Počet kapalných chemických prvků: 2 Kapalné prvky: brom, rtuť Procentuální obsah vody v lidském těle: 70 %