Napsat a vygumovat - i za tohle může … chemie

8. 08. 2019 8:00:57
Napadlo vás někdy, proč se dá psát a proč se může stopa na papíře zase vygumovat? Může za to ... jak jinak ... chemie. (délka blogu 5 min.)

Dnešní tužky

... nejsou moc podobné předmětům, které jim daly jméno. Ty totiž využívaly minerál jménem tuha, který se v přírodě nalézá v čisté formě jen zřídka. Vzácné byly proto i první tužky.

Původní tužky nahradily jiný “psavý” předmět. Na něj se zachovala památka pro změnu například v němčině - tužka se řekne německy “Bleistift” - olověná tužka. Olovem se psalo už ve starověku, jeho vlastnosti ale nebyly zdaleka tak příjemné jako je tomu u dnešních tužek. Olovo je jedovaté (což se tehdy všeobecně netušilo a proto to také “nevadilo”). Navíc se téměř nedá vygumovat.

Když se tedy objevila příjemná alternativa, u které se dalo napsané nebo nakreslené dílo opravovat, vyvolala samozřejmě značné nadšení. Dnes jsme samozřejmě navíc ještě rádi, že tato alternativa není toxická a neškodí zdraví.

Smůla a štěstí leží často velice blízko

Přírodní zdroje čisté tuhy byly velice vzácné. Ložiska se tedy bohužel velice brzy vyčerpala. Došlo to až tak daleko, že se z tuhy stala strategická surovina.

Co bylo tehdy pro lidi smůlou, je dnes pro nás šťastnou náhodou. Nedostatek tuhy a psacího náčiní, kterého se mezitím už nikdo nechtěl vzdát - přivedl k vynálezu tužky dnešního typu.

Vynálezci (na věci pracovalo hned několik lidí v různých zemích, například ve Francii, Německu a Rakousko-Uhersku) využili nepříliš kvalitní formu minerálu. K jeho kvalitní variantě totiž neměli přístup - ten se nacházel prakticky jen v tehdejší Anglii. Grafit se nově smíchal s kaolinem, vytvaroval do formy psacího náčiní a tepelně zpevnil.

Jak se mělo ukázat, je novodobá průmyslová tuha dokonce lepší než její přírodní varianta. Práce s ní je čistší. Pomocí regulace množství kaolinu se dá navíc regulovat tvrdost tužek, tedy tloušťka stopy, kterou zanechávají na papíře. Tuha se navíc mohla udělat velice tenká a obalit vrstvou dřeva. Tím odpadlo neustálé špinění a mytí rukou.

A kde je při psaní tužkou schovaná chemie?

Van der Waalsova síla...

je jedním druhem interakce, do které může vstupovat běžná hmota. Je slabší než klasická chemická vazba mezi jednotlivými atomy molekul. Může za ni vlastně elektromagnetická síla. Vzniká v nepolárních molekulách tedy v molekulách, kde je náboj rozložen rovnoměrně a netvoří oblast se stabilně kladným a stabilně záporným elektrickým nábojem. Díky pohybu elektronů tu dochází přesto ke vzniku slabých, rychle oscilujících (kmitajících) dipólů (v průměru je ale elektronová hustota v nepolární molekule rozložena rovnoměrně). Pokud se k sobě přiblíží dvě nepolární molekuly, mohou se pak jejich dočasné dipóly přitahovat.

Když přejedete tužkou po papíře, stane se zajímavá věc. Z tuhy se uvolní mikroskopicky malé kousky grafitu. Přilnou k povrchu papíru a většina jich zůstane na svém místě, i když přes papír přejedete prstem.

Právě tady totiž vstupuje na scénu ... chemie. Je to ona, kdo drží pohromadě grafitové částečky a povrch papíru. Na vině je - van der Waalsova síla.

A to je právě případ celulózy a grafitu. Grafit je nepolární sloučeninou a také celulóza má ve své komplexní molekula části, které nejsou polární. Jedná se například o oblasti, které jsou spojené do kruhových struktur (viz následující obrázek).

Když gumuje chemie...

A jak je to s chemií, která způsobuje vygumování grafitové stopy na papíře? Tušíte nejspíše správně. I tady jde o van der Waalsovy síly.

Guma na gumování musí být z materiálu, který by mohl navázat částečky grafitu do své struktury ještě ochotněji, než to dělá (nepolární součást) molekuly celulózy v papíru.

Ve středověku...

se gumovalo čerstvou střídkou chleba. Kolem roku 1770 se objevily první skutečné “gumy” v našem slova smyslu. Nejprve byly ještě hodně mazlavé a lepivé. Zlepšila to technologie, které dnes říkáme vulkanizace. Dnešní gumy na gumování se vyrábějí z polymerů a umělého kaučuku nebo změkčeného PVC. Dnes jsou rozporuplné pro změnu příměsi (změkčovadla a stabilizátory), které se do gumy dodávají, aby se zlepšily její vlastnosti.

Van der Waalsovy síly, které působí mezi částečkami grafitu a gumou jsou silnější než ty, které drží grafit na papíře. Protože ale tyto síly ztrácejí na účinnosti se šestou mocninou vzdálenosti, je nutné, aby měla gumovací guma opravdu dobrý kontakt s popsaným papírem.

Není to tedy ani tak mechanická námaha, díky které se vygumuje grafitová stopa na papíře - je to chemie a těsný kontakt gumy a papíru, kdo způsobuje gumování. Mechanická námaha aktu samozřejmě ještě napomáhá.

Autor: Dana Tenzler | čtvrtek 8.8.2019 8:00 | karma článku: 23.10 | přečteno: 462x

Další články blogera

Dana Tenzler

O muži, který zachránil celý svět

Ne, dnešní blog nebude o ekologii. Nebude o samozvaných hrdinech, kteří se perou o místo před kamerou. Bude o člověku, který opravdu zachránil svět. Zcela potichu a bez účasti médií. (délka blogu 5 min)

22.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 43.93 | Přečteno: 5103 | Diskuse

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - nevyřešené uskladnění odpadů

Odpůrci jaderné energetiky rádi poukazují na údajně nevyřešený problém skladování vysoce radioaktivních odpadů, které vznikají při výrobě energie v jaderných reaktorech. Opravdu nám dlouhodobě hrozí zamoření? (délka blogu 10 min)

19.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 32.32 | Přečteno: 1226 | Diskuse

Dana Tenzler

Chemie v kuchyni - leštidlo do myčky

Co je to vlastně leštidlo do myčky a dá se něčím nahradit? Je leštidlo do myčky jedovaté? Použití leštidla v koupelně. (délka blogu 3 min.)

15.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 28.58 | Přečteno: 1617 | Diskuse

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - explodující vysoce radioaktivní odpad

Kokily (do skla zalité vysoce radioaktivní odpady) se prý nejen samy zahřívají, mohou prý také explodovat, tvrdí odpůrci jaderné energetiky. Opravdu nám hrozí nebezpečí od nestabilních radioaktivních odpadů? (délka blogu 10 min.)

12.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 34.66 | Přečteno: 1645 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

O muži, který zachránil celý svět

Ne, dnešní blog nebude o ekologii. Nebude o samozvaných hrdinech, kteří se perou o místo před kamerou. Bude o člověku, který opravdu zachránil svět. Zcela potichu a bez účasti médií. (délka blogu 5 min)

22.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 43.93 | Přečteno: 5110 | Diskuse

Petr Hlinomaz

Ochrany životního prostředí se ujal extrémismus

Antropogenní vliv skleníkových plynů úzce souvisí s ochranou životního prostředí, přesto někteří tento jasný fakt stále nedokáží pochopit, dokonce to považují za faul, neboť zejména oxid uhličitý přeci naopak životu prospívá.

21.8.2019 v 8:42 | Karma článku: 10.72 | Přečteno: 510 | Diskuse

Jan Mestan

V plochou Zemi podle časopisu Forbes věří zhruba třetina mileniálů

Mileniálové ve Spojených státech, zdá se, často nevnímají Zemi kulatě. Ale jako placku. Zbytek světa na tom nebude lépe.

20.8.2019 v 10:46 | Karma článku: 16.24 | Přečteno: 646 | Diskuse

Jan Fikáček

Naučte svého psa kvantovou mechaniku

Současná fyzika je zvláštní v tom, že někdy hledá podivné souvislosti tam, kde jsou souvislosti v principu prosté. Na jednu stranu je to logické, neboť fyzika 20. století je ve srovnání s newtonovskou fyzikou hodně zvláštní.

19.8.2019 v 9:03 | Karma článku: 40.45 | Přečteno: 2188 | Diskuse

Dana Tenzler

Mýty kolem jaderné energetiky - nevyřešené uskladnění odpadů

Odpůrci jaderné energetiky rádi poukazují na údajně nevyřešený problém skladování vysoce radioaktivních odpadů, které vznikají při výrobě energie v jaderných reaktorech. Opravdu nám dlouhodobě hrozí zamoření? (délka blogu 10 min)

19.8.2019 v 8:00 | Karma článku: 32.32 | Přečteno: 1226 | Diskuse
Počet článků 575 Celková karma 32.66 Průměrná čtenost 1071

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Najdete na iDNES.cz