בניסוי הנוכחי נהפוך מים צבועים למים צלולים באמצעות תכונות הטיהור של הפחם.
שימו לב: אין לשתות את המים שטוהרו בניסוי!

ציוד וחומרים

  • 2 כוסות
  • כמה טיפות של צבע מאכל
  • פחמים משומשים ממדורה או ממנגל
  • פטיש
  • משפך
  • שקית
  • נייר סופג
  • כפית

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

 

הסבר

פחם הוא חומר בעל תכונות מיוחדות. בדרך כלל מייצרים אותו על ידי שריפה חלקית של חומרים או פירוק חומרים בחום ללא נוכחות חמצן. כשעץ נשרף באוויר הוא עובר שריפה מלאה ולכן הפחמן שממנו הוא עשוי מתחמצן לגז של פחמן-דו-חמצני. אבל אם מחממים עץ בכלי סגור או אם מדליקים עץ ואחר כך מכסים אותו בחול שמונע מהחמצן להגיע אליו מתרחש בו תהליך שמכונה פירוליזה, שמפרק אותו ליסודותיו ויוצר ממנו את פחם העץ המוכר לנו. בלשון עממית נאמר שהוא "מתפחם". לא רק עץ אפשר לפחם, אלא גם פלסטיק ואפילו יריעות בד.

המבנה הכימי המדויק של הפחם שנוצר בשיטה הזו אינו ידוע לחלוטין, אבל מה שברור הוא שנוצר מבנה פחמני נקבובי מאוד ("פורוזיבי" בשפה המקצועית) ובעל שטח פנים ענקי. אם מודדים את השטח הכולל של כל הנקבוביות מגלים כי שטח הפנים של הפחם יכול להגיע עד לרמה של 2,500 מטרים רבועים לגרם, כלומר יותר משטחם חמישה מגרשי כדורסל. טחינת הפחם מגדילה עוד יותר את שטח הפנים שלו ומקלה על חומרים אחרים לבוא במגע איתו.


מבנה הנקבוביות והסדקים של פחם פעיל מבעד לעדשת המיקרוסקופ | צילום: Mydriatic ויקיפדיה

בגלל שטח הפנים הנקבובי הענק שלו יש לפחם יכולת יוצאת דופן לספוח חומרים. ספיחה היא תהליך שבו חומר אחד "נדבק" לחומר אחר, בגלל כוחות משיכה בין החומר הנספח לסופח, קצת כמו מים שנספגים במגבת ונשארים צמודים אליה. יכולת הספיחה של פחם חזקה במיוחד ביחס לתרכובות פחמן אחרות אך אינה מוגבלת רק להן. צבעי מאכל הם תרכובות פחמן ולכן הם נספחים לפחם בקלות.

לפחם שמגיע ממדורה יש יכולות ספיחה טובות, אולם המדע גילה שיטות וטיפולים שמגדילים עוד יותר את שטח הפנים שלו. ופחם כזה מכונה 'פחם פעיל' ושטח הפנים שלו מגיע עד כדי אלפי מטרים רבועים לגרם. הוא נמצא בפילטרים לטיהור מים ולטיהור אוויר מכימיקלים, וגם בתרופות נגד גזים במערכת העיכול. אולם חשוב לדייק: אף על פי שהוא מכונה "פילטר'/סנן", הפחם לא פועל בדיוק כמו מסננת, שמפרידה בין חומרים לפי גודלם, אלא פועל כאמור על פי עקרון הספיחה.

מעניין לציין

מתברר שלא רק האדם גילה את יכולות הספיחה של הפחם אלא היו כאלה שעשו את זה הרבה לפניו. קופי קולובוס אדום זנזיברי אוכלים פחם כדי לנטרל רעלים הנמצאים בצמחים שהם אוכלים, וכך הם יכולים להגדיל ולגוון את התפריט שלהם בלי לסבול מכאבי בטן ומהרעלות, כפי שאפשר לראות כאן:

וכאן כשגונבים פחם מעשי ידי אדם:

9 תגובות

  • מירב

    אורך החיים של פעילות הפחם הפעיל

    בעקבות הקטע המעניין הגעתי לשאלה מעניינת ששאלו אותי חברים שמתשמשים בהנחת מוטות פחם פעיל בקנקן המים שלהם להסרת טעמים ממי הברז שלהם. ע''פ היצרן יש לרענן את המוטות פעם בחודש ע''י הרתחת המוטות 5 דקות בסיר עם מים, דבר שע''פ האתר שומר את נקבוביות החומר פתוחות. כמו כן ההמלצה היתה להחליף את המוטות לאחר 4 חודשים. מה דעתך על שתי המלצות היצרן האלה? ההגיון שלי אומר שאם הרתחה מפרה את קשרי הספיחה בין הפחם לחומרים שהוא ספח ממי הברז, אפשר להשתמש בהם עוד ועוד. מאידך אולי לא כל החומרים מוסרים בהרתחה, ואולי אף חומר לא מוסר. אשמח לשמוע את דעתך.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    את כתבת את התשובה

    היי מירב
    כללית - תגובת 'ספיחה' היא תגובה הפוכה, ואכן חימום היא דרך לשחרר חומרים ספוחים, לכן הגיוני שהרתחה בסיר עם מים אכן תשחרר חומרים שנספחו על גבי הפחם הפעיל. ומצד שני - אכן הגיוני מה שכתבת שלא כל החומרים מוסרים בהרתחה (כי דרושה טמפרטורה גבוהה יותר), ולכן סביר שעם הזמן צריך להחליף את הפחם הפעיל. בקיצור - מה שכתבת - נכון.
    לגבי פרקי הזמן המדוייקים, הטמפרטורות המדוייקות והחומרים הספוחים המדוייקים - אי אפשר לקבוע בלי מדידה בניסוי, אז כל מה שנשאר זה לסמוך על החברה המייצרת שבדקה את הדברים בעצמה.

    דרך אגב - למי שיש תנור מעבדתי שמחובר למשאבת וואקום, יש אפשרות למחזר את הפחם הפעיל כמה פעמים שרק רוצה. חימום ל 800 מעלות בווקאום כבר לא ישאיר על הפחם שום דבר ספוח... (ואפשר יהיה להשתמש בו שוב כחדש).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • דניאל מאיר

    פחם פעיל לסינון כלור במי שתיה

    יש לנו סנן פחם פעיל תוצרת ארה"ב, לטיפול בטעם כלור במי שתיה.
    האם הוא סופח מהמים גם מתכות חיוניות כמו מגנזיום או יוד ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כן ולא

    היי דניאל
    יוד הוא אמנם מינרל חיוני, אבל תיקון לדבריך - הוא לא מתכת. בכל אופן פחם פעיל סופח יוד טוב מאוד!
    הכי טוב מראה עיניים:
    https://www.youtube.com/watch?v=p7-dbot29SE
    לגבי מגנזיום, ושאר מתכות - פחם פעיל באופן כללי לא מצליח לספוח עליו מתכות, גם לא מגנזיום.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אנונימי

    תודה רבה, עזר לי מאוד בהבנה

    תודה רבה, עזר לי מאוד בהבנה בכיתה.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    יופי

    אני שמח לשמוע

  • אנונימי

    ללל

    ניסוי מוש מנסה בבית תודה

  • חנית

    הניסוי לא עובד

    היכן ניתן להשיג פחם פעיל שאתו הניסוי בטוח יעבוד?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    בבית מרקחת

    בבתי מרקחת מוכרים קפסולות (נגד גזים במערכת העיכול) המכילות פחם פעיל ואפשר לקנות אותן - לפתוח אותן ולהוציא מהן את הפחם. אכן - בפחם פעיל מסחרי הניסוי עובד בצורה יוצאת דופן. לחלופין - אם יש לך את היכולת הטכנית את יכולה להוציא פחם מפילטר של קנקן סינון מים בייתי (כגון פילטר בריטה), שמכיל כמות גדולה של פחם פעיל.
    אם הניסוי לא עבד לך עם פחם רגיל של מנגל, תנסי לבחור פחם שכבר נשרף במדורה -קל יחסית, ותשדלי לטחון אותו דק עד כמה שאפשר, ופשוט לשים כמות גדולה יותר ממנו.

    בהצלחה!
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע