Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Hořlavé ruce

Pomůcky

vana, sirky, (špejle)

Chemikálie

zemní plyn nebo propan-butan (kartuše)

Postup

Do vany nalijte vodu a přidejte saponát. Vyhrňte si rukávy nad loket a zabezpečte je, aby vám nespadly – na rukách nesmíte mít žádné náramky, bavlněné náramky, sundejte si i prstýnky. Poté si ruce omyjte až k loktům v saponátové vodě. Poté vezměte buď propan-butanovou kartuši s hořákem či hadičku nasazenou na přívod zemního plynu, pusťte přívod daného plynu a nechte jej probublávat do saponátové vody. Po vytvoření množství bublin, které vezmete do dlaně, ukončete probublávání plynu. Následně naberte do dlaně saponátové bubliny. Asistent vám bubliny zapálí na dlaních buď sirkou či špejlí. Pozn.: Pokud byste cítili pálení, stačí s rukama udělat prudký pohyb dozadu – hořící plyn zhasne.
Při probublávání plynu do saponátové vody se na hladině vytváří bubliny. Po nabrání saponátových bublin do dlaní a zapálení shoří ihned žlutým plamenem.

Princip

Methan je plyn bez barvy a zápachu, který je lehčí než vzduch. Propan a butan jsou taktéž bezbarvé plyny bez zápachu, ovšem těžší než vzduch, jsou velmi snadno zkapalnitelné. Tyto plyny se používají jako paliva – zemní plyn, jehož hlavní součástí je právě methan, a propan-butan.
Pokud tyto plyny probubláváme do saponátové vody, dochází k tvorbě pěny a plyny jsou zachyceny v bublinách napěněného saponátu.
Tyto plyny hoří na vzduchu za vzniku oxidu uhličitého a vody (přesněji vodní páry) – dochází tedy ke spalování za vzniku konečných oxidačních produktů. Voda má vysoké výparné teplo Lv (teplo, které přijme kapalina při přechodu v plyn během vypařování při teplotě varu) – většina tepla, uvolněná při spálení příslušného plynu (zemní plyn, propan-butan) se spotřebuje právě na vypaření vody.

,    
Spalné teplo dané látky je reakční teplo reakce, při které dojde ke spálení 1 molu této látky na konečné spalné (oxidační) produkty. Spalné teploty methanu vyjádřené v jednotkách kJ∙m-3 je menší než spalná tepla propanu a butanu vyjádřená také v jednotkách kJ∙m-3 (konkrétně methan – 37 520 kJ∙m-3, propan – 96 170 kJ∙m-3, butan – 124 240 kJ∙m-3). Z těchto údajů vyplývá, že při spalování stejných objemů plynů se uvolní více tepla v případě butanu a propanu. Proto je nejlepší provádět tento pokus s methanem – v provedení s propan-butanem vás můžou trošku pálit ruce.
Roli v tomto pokusu hraje i fakt, že methan je ,,těkavější“ (má menší molární hmotnost, molekula methanu je menší oproti molekulám propanu a butanu). Methan také velmi rychle shoří, přičemž pozorujeme větší plamen než v případě propan-butanu.

Využití

alkany (spalování uhlovodíků)

Typ pokusu

demonstrační

Bezpečnost

pracujete s plyny, které jsou hořlavé – CH4 (extrémně hořlavý), C3H8 (extrémně hořlavý), C4H10 (extrémně hořlavý), dodržujte bezpečnostní předpisy – viz. UPOZORNĚNÍ v kolonce Tipy, triky

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

UPOZORNĚNÍ: při pokusu je nutno dodržet bezpečnostní opatření
          – mít stažené vlasy do gumičky, chemický plášť, nejlépe i chemické brýle
          – vyhrnout si rukávy pláště, ale i oblečení pod pláštěm (např.: košile) nad lokty – aby držely i při pohybu
          – na rukách nemějte žádné kovové náramky, ani bavlněné náramky, prstýnky si také sundejte
          – ruce si řádně omyjte až k loktům saponátovou vodou, aby nedošlo k vzplanutí chlupů na rukou (hlavně u chlapců)
          – pokus provádějte v místech, kde nemůže nic shořet, pokud byste rozhodili rukama dozadu
          – menší žáky jistěte, aby si v panice ,,nepřiplácli“ ruce s hořícími plynovými bublinami na obličej
          – pokud byste pokus prováděli ve venkovních prostorách, dávejte pozor na vítr, aby nefoukal proti vám při zapálení saponátových bublin
          – při pokusu je potřeba se vyvarovat paniky, předvést na osobách, které se nebojí, popřípadě jim nejprve ukázat pokus, poté ať si vyzkouší pokus, kdo chce – všechny instrukce a informace předem sdělit, co dělat v jakém případě
– lze využít oba plyny – jak methan, tak propan-butan, pokus je lepší provádět s methanem – v laboratoři je většinou dostupný, jen hadici s kahanem nahradíte obyčejnou gumovou hadicí, v případě propan-butanu můžete využít kartuše, které jsou volně k dostání pro stanování
– methan i rychleji hoří a má nižší spalné teplo – v případě propan-butanu vás můžou trošku pálit ruce
– probublávání plynu do saponátové vody trvá asi 3 minuty, nechte vytvořit množství saponátových bublin, které se vám vejde do dlaně či o trošku větší množství (pěna opadne, než zavřete přívod plynu)
– plyn shoří ve chvilce, pokud by dotyčný cítil pálení na rukách, plamen uhasí prudkým pohybem rukou dozadu (pro názornost se podívejte na videa níže)
– pokus vypadá na první pohled nebezpečně, ale pokud dodržíte všechna bezpečnostní i organizační opatření, pokus je velmi efektní
– doporučení: vyzkoušet si nejprve na sobě, jak pokus funguje, jak a kdy zareagovat, a pak ho případně provádět s žáky

Video

http://www.youtube.com/watch?v=Qs8kxaRWiO4 (old.studiumchemie.cz, Hořlavé ruce (zemní plyn), video bez zvuku)
http://www.youtube.com/watch?v=5RWq7foAb0U (old.studiumchemie.cz, Hořlavé ruce (propan-butan) I, video bez zvuku)
http://www.youtube.com/watch?v=S_1iD0w9Ne4 (old.studiumchemie.cz, Hořlavé ruce (propan-butan) II, video bez zvuku)