Záhada sladké těžké vody

Nejen tyto otázky jsme v Meteoru v rámci prázdninového seriálu o zajímavostech vody položili profesorovi Pavlu Jungwirthovi z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR.

Tak trochu jiná voda

Takzvaná těžká voda obsahuje místo běžného atomu vodíku jeho izotop zvaný deuterium, který má v jádře kromě protonu i neutron. Chemický vzoreček tak není H2O, ale D2O. V přírodě se čistá těžká voda nevyskytuje, ale člověk ji umí vyrobit. Používá se mimo jiné k lékařským účelům.

Ve větším množství je ovšem tato těžká voda jedovatá. V minulém pořadu jsme si říkali o experimentu, kdy ji pili psi a jejich smrt nastala ve chvíli, kdy voda v jejich těle byla nahrazena těžkou vodou asi z jedné čtvrtiny. Nicméně ochutnat doušek těžké vody nebezpečné není a přesně k tomu jsme se v pořadu Meteor odhodlali.

Dvě totožné ampulky

Chemik Pavel Jungwirth přinesl dvě stejně vypadající ampulky. V obou byla voda, jen v jedné z nich měla voda v jádře atomu vodíku i jeden neutron. To samozřejmě není okem poznat.

„Nepoznáte to. Ten rozdíl byste zjistili jen na velmi přesné váze. Těžká voda má o 10 procent větší hustotu,“ uvedl v Meteoru Pavel Jungwirth. A dodal, že v obou ampulkách je čistá voda bez příměsí, ani v jednom případě se tedy nejednalo o vodu z pramene, či např. z vodovodu, protože ta v sobě vždy obsahuje nějaké příměsi.

Jak chutná neutron v atomu vodíku?

Teď už zbývalo jen sebrat odvahu a vodu z obou ampulek ochutnat. „To je divné – je to sladké!. Kdybychom předtím nezmínili, že jde o vodu, tipoval bych limonádu nebo nějakou jinou tekutinu slazenou cukrem,“ zhodnotil redaktor Meteoru Petr Sobotka.

Takzvaná těžká voda se chuťově podobá slazené limonádě|foto: Fotobanka Pixabay

„Žádné cukry tam nejsou. Chemicky jsou obě vody stejné. D2O má sice o dva neutrony víc než H2O, ale chemické vlastnosti souvisí jen s elektrony. Jiný rozdíl v tom není,“ vysvětlil Jungwirth.

Jsme na počátku řešení záhady

Lehkou a těžkou vodu se podařilo poprvé v laboratoři oddělit ve 20. letech 20. století. „Debata o chuti těžké vody se vede už od 30. let. Ve vědeckém tisku se objevily i zprávy o tom, že těžká voda nechutná sladce, že je to nesmysl, obě vody by měly chutnat stejně. Tím tehdy debata skončila a my se ji teď snažíme oživit, jsme úplně na začátku,“ vysvětlil Pavel Jungwirth.

Profesor Jungwirth přitom dodal, že „kauza sladké těžké vody“ se řadí spíš do kategorie chemických her než do seriózního výzkumu. „Běžně v práci se tím nezabýváme, jedná se spíše o něco, co se dá nazvat večerní víkendovou vědou, kterou provozujeme ze záliby,“ popsal chemik.

Je sladká proto, že je „špinavá“?

„Jsem přesvědčený o tom, že těžká voda je sladká. Ochutnali jsme různé vzorky různé čistoty, od několika výrobců, zkoušeli jsme to i se studenty i kamarády. 90 procent lidí řeklo, že cítí slabě nasládlou chuť,“ zdůraznil Jungwirth.

Možných vysvětlení, proč se někomu zdá, že je těžká voda sladká, je víc. To první a nejjednodušší je, že vzorek těžké vody, který chutnáme, obsahuje přes veškerou snahu o chemickou čistotu, nějakou příměs.

Získat nejčistší z čistých vod

„Proces čištění normální a těžké vody je jiný. Je možné, že se tam dostala nějaká příměs. Takže to je to první, co se bude zjišťovat,“ předeslal Jungwirth.

„Pořídili jsme si nejčistší těžkou vodu, kterou lze získat, a ještě jsme ji třikrát předestilovali. Teď máme tři ampulky s různě čistou těžkou vodou a to stejné jsme udělali s nejčistší možnou lehkou, tedy normální vodou,“ dodal.

Vzorky ochutnají i Izraelci

Aby to bylo zcela objektivní, rozhodli se pražští chemici odeslat vzorky do ciziny. „Mám kolegyni na Zemědělské fakultě Hebrejské univerzity v Izraeli, kde mají velké zkušenosti s testováním potravin a konkrétně sladidel. Vyzkouší to i s desítkami studentů a uvidíme, co nám řekne,“ prozradil Jungwirth.

„Uvidíme, jestli ten efekt sladkosti nezmizel, když jsme to předestilovali. Pořád si myslím, že to je pravděpodobné vysvětlení. Pokud se ale ukáže, že ten efekt zůstává, ať to čistíme, jak to čistíme, tak se budeme muset opravdu zamyslet, jaké je možné vysvětlení,“ dodal Jungwirth.

Pozná jazyk změny v atomech vodíku?

Druhou možností, se kterou si chemici pohrávají, je, že lidský jazyk je natolik citlivý, že skutečně pozná minimální změny na atomární úrovni. „Pokud vyloučíme tu příměs, tak se budeme muset tímto směrem ptát,“ potvrdil Pavel Jungwirth.

Lidský jazyk je citlivý a dokáže rozeznat nejrůznější chutě, ale že by zvládl rozlišit i miniaturní změny na úrovni atomů?|foto: Fotobanka Pixabay

Pak cesta povede přes pochopení toho, jak fungují receptory chuti, jak jazyk pozná, že něco chutná sladce. Zajímavé podle Pavla Jungwirtha je, že sladce zdaleka nechutná jen to, co obsahuje cukry.

„Vezměme si například soli olova nebo berillia, ty jsou velmi sladké. A přitom chemicky jsou to zcela jiné látky než cukr. Ale pozor! Rozhodně nedoporučuju je chutnat, jedná se o velmi toxické látky,“ upozornil Jungwirth. Že jsou sladké, víme z literatury. Chutnaly se v 19. století, kdy se ještě nevědělo, jak jsou toxické.

Jazyk jako váha atomů vodíku

„Jádro vodíku, tedy proton má nižší hmotnost, než jádro deuteria, ve kterém je navíc ještě neutron. Jedním z možných vysvětlení je, že jsou procesy v našem těle, které závisejí na hmotnosti protonu. Jsou spojeny s přenosem protonu. Možná by se člověk mohl dostat na hranici kvantových jevů, které jsou mnohem významnější pro vodík než pro deuterium. Ale to jsou zatím jen spekulace,“ uzavřel Jungwirth.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.