Chemie v garáži - jednorázová sádra a její recyklace
Co je to vlastně sádra?
Sádra říkáme jedné ze solí kyseliny sírové. Její molekula se skládá z kladně nabitého iontu vápníku (Ca2+) a záporně nabitého zbytku (SO4)2-
Oba ionty tvoří pravidelnou strukturu - krystalickou mřížku. Takto vytvořený krystal pak má jednu zvláštní vlastnost. Umí do své struktury brát do podnájmu molekuly vody. Ve struktuře má totiž na ně dost místa (což není samozřejmé, většina krystalů to neumí).
V optimálním případě se sem dají zabudovat hned dvě molekuly vody na jednu molekulu Ca(SO4). Takové struktuře se říká dihydrát. Minerál s tímto složením se vyskytuje ve volné přírodě a má jméno sádrovec.
Jsou to právě (do krystalické mřížky sádrovce) zabudované molekuly vody, které dělají ze sádrovce oblíbený materiál domácích kutilů - sádru. Nejsou totiž připojené příliš pevně - dají se při použití menšího “násilí” z minerálu odstranit.
Hladový (nebo spíše žíznivý) sádrovec má samozřejmě úplně jiné vlastnosti než sádrovec spokojený… a pokud se nechá vyhladovět (vyžíznit) určitým speciálním způsobem, dají se jeho vlastnosti využít ve stavebnictví.
Vzniklý minerál, rozemletý na prášek, váže velice ochotně vodu, kterou mu přidělíte - a ztvrdne pak ve tvaru, který mu určíte.
Jak se ze sádrovce stane sádra?
Trik, kterým vzniká z netečného a spokojeného minerálu sádra, spočívá v jeho rozemletí a ve vypaření volně uložené krystalické vody.
Věc má (jako vždy) samozřejmě jeden háček. Krystalu se to nelíbí. Když mu vezmete úplně všechnu vodu - naštve se na vás. Naštvaný krystal reaguje velice lidským způsobem - a přestane komunikovat. Jinými slovy, vstoupí do protestní hladovky. Vodu už do něj nedostanete - leda chemickým násilím. Řemeslníci ovšem potřebují sádru, která je komunikativní. Takovou, které byla voda uzmuta opatrně - a ne kompletně.
Budoucí sádru musíte nahřát na zhruba 130 °C. Teplota na ni také nemá působit moc dlouho, ale jen do té doby, než ztratí zhruba tři čtvrtiny své krystalické vody.
Její následný souhrnný chemický vzorec pak vypadá takto: CaSO4 . 1 H2O. V sádře se dvě molekuly CaSO4 dělí o jednu molekulu vody. To je velice nestabilní stav. Sádra má vodu ráda. Obě molekuly síranu mají vodu na dosah, obě by ji chtěly mít. Nepatří ale žádné konkrétní z nich. Podle starého známého principu, že člověk chce mít především to, co právě nemá - se tedy sádra snaží získat (a do své struktury zabudovat) další a další molekuly vody... k velké radosti řemeslníka.
Tvrdnutí sádry
Termicky vyhladovělá a žíznivá sádra je velice podnikavá. Pokud se nachází v jejím bezprostředním okolí, dokáže si chybějící vodu obstarat sama. Při delším skladování ve vlhkém sklepě se vám ale může stát, že se sádra při čekání na své použití nedočkavě “napila” ze vzdušné vlhkosti (proto se má skladovat na suchém místě, v plastovém obalu a ne příliš dlouho).
Poté, co se sádra konečně dočkala své porce vody, začne reagovat a vytvářet v práškové směsi nové krystaly - se stejným složením, jaké má dihydrát (sádrovec). Když se podíváte na úvodní obrázek, zjistíte, že sádrovec tvoří dlouhé a tenké tyčinky. Krystaly se vytvářejí v práškové směsi poměrně rychle a tím pádem samozřejmě dost chaoticky. Tvoří se změť pevných tenkých “jehel”, které dávají celé směsi pevnost a donutí ji zachovat tvar, který jí řemeslník určil. Sádra zatvrdla.
Celé se to děje k velké radosti a spokojenosti původně žíznivé sádry. Její spokojenost cítíte i na omak. Když sádra tvrdne, je teplá.
To je pro změnu způsobeno jedním základním vesmírným fyzikálním principem: všechny systémy se snaží najít takový existenční stav, ve kterém mají minimální energii. Vesmír prostě neplýtvá - to je jeho hlavní krédo.
Systém, ve kterém jsou do krystalu CaSO4 zabudovány dvě molekuly vody (sádrovec) má celkově nižší energii než hladová a žíznivá sádra, které voda chybí. Při rautu, který nastane, když sádře vodu přidělíte, přebytečná energie ze systému uniká - ve formě tepelné energie.
Jak se urychluje nebo zpomaluje tvrdnutí sádry?
Běžné sádře to trvá zhruba čtvrt hodiny, než vytvoří dostatek jemných krystalů a pevnou strukturu. Pokud ovšem musíte opravovaný štukový detail držet na stropě čtvrt hodiny, práce se vám znatelně protáhne (kdo by neznal psychologickou, nerelativistickou dilataci času?). Rychlé zatvrdnutí slibuje urychlená sádra. Jak se vyrábí?
Výrobci urychlené sádry využívají znalostí z teorie růstu krystalů. V látkách se nejprve tvoří zárodky krystalů, které pak následně narůstají určitou rychlostí, závislou na okolních podmínkách a druhu látky. A právě tvorba oněch zárodků krystalů může být časově nejnáročnější. Tak tomu je i v případě sádry.
Aby se krystaly sádrovce tvořily rychleji, přidávají výrobci do rychlé sádry tzv. krystalizační centra. Mohou to být zbytky sádrovcového minerálu ale také jiné soli. Dobře funguje například kuchyňská sůl, natron nebo mletý kotelní kámen.
Proto se také většinou udává, že se má sádra rozmíchávat v úplně čisté nádobě. Zbytky solí nebo staré sádry by ji mohly nepříjemně urychlit. Někdy je totiž nutné, aby byla sádra v plastickém stavu k dispozici trochu delší dobu, než jen čtvrt hodiny. I toho se dá samozřejmě dosáhnout - a to nejen v průmyslových, ale také v domácích podmínkách.
Ke “zpomalení” se musí sádře dodat přísada, která brání kvalitnímu propojení nových (právě se vyvíjejících) krystalů sádrovce. Musí to být látka, která se jim fyzicky staví do cesty - a šikanuje je. K tomu se nejlépe hodí rozsáhlé a komplikované organické molekuly. Řemeslník v domácnosti najde takové molekuly například v krabičce s lepidlem na tapety.
Nic ovšem není zadarmo. Tento trik má jednu nevýhodu. Zpomalená sádra má logicky nižší pevnost než sádra originální.
Sádra jako hračka
I když se to možná na první pohled nezdá - je sádra optimální hračkou pro (chemicky zvídavé) děti. Nechte své malé výzkumníky experimentovat a zjišťovat, které kuchyňské přísady tuhnutí sádry zpomalí a které zrychlí. Jak reaguje posolená sádra a jak sádra okyselená octem?
Nakonec je můžete nadchnout recyklací v kuchyňské troubě. Zatvrdlý kus sádry musíte rozmělnit a rozdrtit (například v hmoždíři). Práškovou sádru dáte na chvíli do trouby při teplotě 130 °C (doba, po kterou se sádra regeneruje, je závislá na její vlhkosti, při suchém sádrovém prášku můžete počítat s 90 minutami).
Dana Tenzler
Záhada atmosféry na exoplanetě TOI-561b
Vesmír je neuvěřitelně pestrý. Může v něm existovat exoplaneta, která odolává působení své velice blízké centrální hvězdy a zachovala si atmosféru? Nová data z Vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) naznačují, že je to možné.
Dana Tenzler
Záhadná a vzácná dvojhvězda
Vědci objevili zajímavou hvězdu, která je navíc velmi vzácná. Měla vzniknout splynutím dvou bílých trpaslíků, tedy hvězd, které už prošly svým aktivním životem a nacházejí se ve stádiu hvězdného důchodu. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Vesmírná laboratoř, kde vznikají nové světy
Ještě poměrně nedávno jsme si nebyli jistí, jestli ve vesmíru vůbec existují exoplanety. Vědci dnes mají díky nové technologii možnost sledovat planetární systémy přímo při jejich zrodu. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Jak vypadá hvězda Betelgeuze?
V souhvězdí Orionu vás upoutá jasná, oranžově zbarvená tečka v jeho levém rameni. Jedná se o hvězdu Betelgeuze. Je to hvězdný obr, který už po staletí fascinuje laiky i astronomy po celém světě. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Osud zajímavé hvězdy blízko centra Mléčné dráhy
V centru naší Galaxie se nachází černá díra Sagittarius A*. Astronomové tu ovšem také pozorují hvězdu, která navzdory nepříznivým podmínkám vytváří prach, ztrácí velké množství hmoty a ve své obálce uchovává i molekuly vody.
| Další články autora |
Tajemná koule na hřišti v Krči roky rezne. Co bude s památkou na dávné manuální časy fotbalu?
Je viditelná i z „vesmíru“. Na webových fotomapách ji zachytily objektivy a je znatelný i stín,...
Kousek od Karlova mostu se najíte za 120 korun. Když dodržíte rozvrh, můžete do školní jídelny i vy
Jen pár kroků od Karlova mostu funguje školní jídelna, kde se mohou najíst nejen studenti a...
Metro E: Návrh nové linky Pražany spíš nadzvedl. Proč a kudy má vést?
Vznikne v Praze pátá linka metra? Čtvrtá trasa D se teprve staví a pražští radní již plánují další...
V motolské nemocnici hořelo. Musely se evakuovat dvě desítky pacientů
Ve Fakultní nemocnici Motol a Homolka v Praze ve čtvrtek odpoledne hořelo. Nikdo se nezranil, ale...
Pod magistrálou na Pankráci otevřeli „nový“ podchod. Byl roky zanedbaný a zavřený
Pod magistrálou mezi Pankrácí a Nuslemi dlouhé roky vedl jen úzký chodník. Od prvního školního dne...
V Kladně hoří obchodní dům Lidl, škoda předběžně za 120 mil., nikdo se nezranil
V Kladně hoří obchodní dům Lidl, škoda je předběžně odhadnutá na 120 milionů korun. Hasiči dostali...
Grolich: Kraje stále neznají metodiku k chystanému zdanění veřejné dopravy
Kraje stále neví, jestli a kolik budou platit na dani z přidané hodnoty (DPH) z veřejné dopravy,...
Ochoz chrámu sv. Bartoloměje v Kolíně se po opravě otevře návštěvníkům
Oprava ochozu chrámu sv. Bartoloměje v Kolíně by měla skončit do konce října, případně začátkem...
Nová kniha mapuje 80 let hokeje v Sokolově
Nová, obsáhlá kniha "HC Baník Sokolov - na obou stranách mantinelu" popisuje 80 let hokeje v...

Stavební pozemek v Sedlíkovicích u Strakonic klidné místo obklopené přírodou
Čejetice - Sedlíkovice, okres Strakonice
2 800 000 Kč
- Počet článků 1217
- Celková karma 16,62
- Průměrná čtenost 1202x






















