Jaroslav Heyrovský a polarografie
Česká věda slaví letos významné výročí. Před padesáti lety se zatím jediný český vědec, profesor Jaroslav Heyrovský, stal laureátem Nobelovy ceny. Byla za chemii - za objev a rozvinutí polarografické analytické metody. Co to vlastně je? Koho povolanějšího se zeptat, než syna našeho prvního nobelisty...
Chemik Michael Heyrovský je starším vědeckým pracovníkem Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd České republiky, kde se po vzoru svého otce nadále zabývá polarografií...
Na jakém principu polarografická metoda funguje a k čemu je dobrá?
Michael Heyrovský: Polarografie je fyzikálně chemická metoda. To byla jediná věc, kterou můj otec měl za zlé nobelovskému komitétu - že to formuloval jako "analytickou metodu". Samozřejmě, jako analytická metoda je velice užitečná, ale je to jenom jedna z možností, jak polarografii využít. Je to vědecká metoda, kterou se dají zkoumat vlastnosti hmoty takříkajíc obecně a jedna z možných aplikací je právě elektrochemická analýza... Samo slovo "polarografie" je založeno na polarizaci elektrod. Lidé se mnohokrát ptali, jestli to má něco společného s polárními výzkumy na severním a jižním pólu nebo s polarizovaným světlem (to už se ptali ti trošku víc seznámení s přírodními vědami), ale ve skutečnosti je to polarizace, kdy se mění polarita při elektrolýze. Mění se potenciál, který vkládáme na elektrody a přitom sledujeme, jaký proud protéká v roztoku. Můj otec přišel šťastnou náhodou na to, že když použije jako důležitou elektrodu při elektrolýze kapající rtuť, tak ty křivky závislosti proudu, který protéká roztokem, na vkládaném napětí na elektrody, jsou naprosto přesně opakovatelné a reprodukovatelné. A to je ten důležitý faktor, který kapající rtuť přinesla do přírodních věd. Je to elektrochemické měření, a to má nejrůznější použití. Může to být při dobývání rud, při léčbě nemocí nebo při čištění životního prostředí - elektrolytickou analýzu pomocí kapající rtuti můžeme aplikovat ve všech možných oborech lidské činnosti.. A také myslím, že bylo velice důležitým důkazem užitečnosti polarografie, že během druhé světové války byla velice široce používána třeba pro účely analýz kovů při výrobě zbraní a mimo jiné také při takzvaném manhattanském projektu, ve kterém se připravovala první atomová bomba. Skutečně se ukázalo, že polarografie je velice užitečná metoda... Po druhé světové válce byla polarografie rozvíjena hlavně v Praze, protože tady se po první světové válce zrodila, ale začala se také vyvíjet, používat a studovat v jiných zemích. Ve 40. a 50. letech pořád ještě světové středisko polarografie zůstávalo v Praze, ale potom se začaly objevovat nové metody, které využívaly kapající rtuť na vyšším technickém principu. Ty přístroje už nebyly tak jednoduché, jako první polarograf, využívaly pokroky elektroniky, používalo se u nich různé přepínání vkládaného potenciálu, pak se měřil proud a sledovala se změna potenciálu elektrod a nejrůznější obměny toho původního principu polarografie. V 60. letech už pražská polarografie pomalu ztrácela svůj primát, a tak se opravdu šťastně hodilo, že ta Nobelova cena za polarografii byla udělena Jaroslavu Heyrovskému zrovna na konci 50. let.
Polarografie tedy slouží ke kvalitativní a kvantitativní analýze látek v roztoku. Do něj jsou ponořeny dvě elektrody, anoda a katoda, a probíhá zde elektrolýza; jako katoda přitom slouží ona pověstná rtuťová kapka. Vyhodnocuje se závislost elektrického proudu, který protéká roztokem, na napětí přivedeném na zmíněnou dvojici elektrod. Na křivkách této závislosti se objevují polarografické vlny, které signalizují přítomnost jednotlivých látek v roztoku. Jinými slovy - za pomoci této elektrochemické metody se dá určit, které látky jsou v roztoku obsaženy a také kolik jich tam je. A to se určitě hodí...
Michael Heyrovský: To je přesně tak! Ty látky mohou být původu anorganického, organického nebo i biochemického, takže se tou polarografií mohou sledovat také bílkoviny nebo nukleové kyseliny, které jsou velmi důležité v organismech. Polarografie má velice široké využití, to je její hlavní přednost. Další je, že se může zvýšit citlivost té analýzy, toho sledování aktivních látek, až do maximálně možných zředění, nanočástic v litru. Dnes je to nano- takové populární, i v té polarografii, kde můžeme skutečně měřit i ty nejmenší koncentrace. Polarografie se tím vyrovná s druhými nejcitlivějšími analytickými metodami. Pak je ještě velká výhoda polarografie, že zatímco ty druhé citlivé analytické metody jsou aparaturně velmi náročné a drahé, tak ta polarografie sice potřebuje v dnešní době nějaké počítačové zapojení, které je trošku nákladné, ale zbytek, to samotné elektrochemické měření, je nesrovnatelně levnější než v těch jiných metodách, kde se používají spektrální analýzy, radioaktivita a tak dále. To všechno v té polarografii není zapotřebí.
Říkal jste, že k objevu polarografické metody došel váš otec šťastnou náhodou - jak se to stalo?
Jenže se psal rok 1959, zuřila studená válka a pro vědce z východního bloku to nebylo jen tak - jet si pro cenu do Švédska. A nejen to - vůbec toto prestižní ocenění přijmout. A o tom si budeme povídat v druhé části pořadu.
Vysíláno v Planetáriu č. 44/2009, 31. října - 6. listopadu 2009.
Přepis: NEWTON Media, a.s. Redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (13:11).
