În sine, expresia „gheață fierbinte” nu se potrivește cu greu în capul nostru. La urma urmei, suntem obișnuiți cu faptul că gheața, indiferent dacă este un cub mic într-un pahar sau un aisberg uriaș în ocean, este înghețată. Și din anumite motive este cald. Să ne dăm seama ce fel de substanță este, cum se dovedește și să efectuăm un experiment acasă. Deci - gheață fierbinte.
O substanță cu acest nume
Toată lumea știe perfect că gheața este apă în stare solidă de agregare, în care trece deja la 0 °C. Dar, în timp ce efectua experimente pe apă, fizicianul englez Bridgman a descoperit că, la presiune mare, rețeaua cristalină este rearanjată, devine mai densă.
La o presiune ceva mai mică de 21.000 de atmosfere, apa devine gheață deja la o temperatură de +76 °C. Și la 30 de mii de atmosfere - la 180 ° C! Aceasta este gheață foarte fierbinte. Te poți arde foarte mult. Dar este imposibil să-l atingi, pentru că este nerealist ca o persoană să reziste la o asemenea presiune. Fizicienii studiază proprietățile unei astfel de gheațenumai indirect.
Datorită experimentelor, englezul a stabilit că există mai multe tipuri de gheață, unde sub gradul I este gheața familiară formată la zero, iar apoi, odată cu creșterea presiunii, trece de la un grad la altul. La 30 de mii de atmosfere, devine gradul VII. Deoarece rețeaua cristalină se modifică, proprietățile gheții fierbinți sunt diferite. Este mai greu decât apa și are o densitate de 1,05 g/cm3.
O altă substanță cu același nume
Pentru a efectua experimentul „Gheață fierbinte” acasă pentru a testa teoria lui Bridgman, desigur, nu va funcționa. Dar chimia ca știință vă oferă o experiență diferită, nu mai puțin spectaculoasă.
Se numește „Gheață fierbinte”. Acetatul de sodiu este substanța de care veți avea nevoie pentru a o efectua. Nu am auzit? Și în bucătărie, îl obținem adesea atunci când pregătim diverse produse de patiserie, amestecând sifon și oțet. Rămâne doar să ne dăm seama cum să faci gheață fierbinte din această spumă. Să ne dăm seama.
Formulă și ecuație de reacție
Acetatul de sodiu (numit și sarea de sodiu a acidului acetic) este cristale albe cu gust ușor sărat și miros care seamănă cu oțetul. Formula sa este CH3COONa. În laborator, sarea este făcută din acid acetic și carbonați, hidroxid de sodiu sau bicarbonat de sodiu.
Pentru cei interesați, ecuația reacției este următoarea:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Amantele știu că procentulacidul acetic poate fi diferit. Dar nu este nicio diferență ce găsești în dulapul din bucătărie, doar ai nevoie de o cantitate diferită de sifon. Proporțiile sunt următoarele:
- 750 g de oțet 8% și 84 de grame de sifon;
- 86 g de esență 70% și 84 de grame de sifon;
- 200 g oțet 30% și 87,4 g sifon.
Ca urmare a reacției obținem o soluție, dar prin evaporarea apei obținem 82 g de acetat de sodiu sub formă de cristale.
Chimia este o știință care nu tolerează opțiunea „toarnă pe ochi”. Dacă vrei ca experimentul chimic „Hot Ice” să fie un succes, alcătuiește o proporție din substanțe folosind greutăți. Mai precise sunt electronice.
Experiență acasă
Deoarece acidul este folosit în timpul experimentului, iar experimentul „Gheață fierbinte” necesită și încălzire la temperaturi ridicate, prezența adulților este obligatorie. Deci, să trecem la vrăjitorie.
Gătește „gheață fierbinte” acasă.
- Într-o cratiță mică emailată, combină oțetul și sifonul în proporțiile indicate mai sus, în funcție de procentul de oțet găsit în bucătărie. Se pune pe aragaz, pe foc mic și se încălzește puțin infuzia de vrăjitorie rezultată. Pregătește-te, va fi multă spumă, dar de îndată ce reacția trece și există apă și acetat de sodiu în tigaie, soluția va deveni complet transparentă.
- Asigurați-vă că verificați dacă soluția dvs. este gata picurând o picătură de oțet. Ai spumă? Deci, inițial a fost luată greutatea greșită de sifon, continuăm puținse adauga otet pana nu mai apare spuma. Ei bine, dacă mirosul de oțet lovește foarte puternic nasul, înseamnă că inițial s-a luat mult acid acetic. Adăugați puțin sifon în soluție până când spuma încetează să se formeze în cratiță, altfel mirosul de oțet din apartament va dura mult să se erodeze.
- Numai când spuma a încetat să crească, cratița cu infuria poate fi pusă pe foc pentru a elimina excesul de apă din ea. Nu uitați să urmăriți ce se întâmplă. De îndată ce la suprafață începe să se formeze o crustă asemănătoare gheții, scoateți imediat recipientul de pe foc și lăsați-l în pace timp de 5 minute.
- În timp ce băutura magică se răcește, pune apă în ceainic la fiert. Apoi încet, literalmente picătură cu picătură, începem să turnăm apă clocotită în amestecul deja răcit, alternând adăugarea cu amestecarea. Facem procedura până când crusta și toate bucățile vizibile sunt complet dizolvate. Soluția trebuie să fie complet limpede, dar ușor vâscoasă.
- Luăm un recipient absolut curat și turnăm în el o cantitate mică din substanța din cratiță. Daca borcanul sau cana se dovedeste a fi murdare, solutia nu se va cristaliza cand doriti, dar deocamdata va fi racita. Pune la frigider și răcește la temperatura camerei. Trebuie să înțelegem că avem o soluție suprasaturată, așa că acum temperatura procesului de cristalizare este mai mică decât de obicei.
- Te-ai relaxat? Iată, momentul adevărului. Este timpul să începem misterul formării gheții fierbinți!
Atingeți preparatul rece cu o scobitoarepunct în sare de masă. Dacă totul este făcut corect, soluția va începe să se întărească, formând un model de cristale asemănătoare gheții, de fiecare dată noi și unice. Acest lucru eliberează o cantitate mare de energie pe care o veți simți ca un val de căldură.
După formarea gheții fierbinți, poate fi folosit pentru a repeta experimentul. Puneți recipientul într-o baie de apă și începeți să amestecați cu o lingură. Ai văzut că s-a format o crustă de cristale? Repetați pașii 4-6 și bucurați-vă de rezultat din nou și din nou.
De ce a eșuat experimentul? Depanare
Nu există atât de multe opțiuni pentru care experiența nu a funcționat, dar le vom lua în considerare pe toate:
- Când soda a reacționat cu oțet, unii reactiv s-au dovedit a fi în exces și au afectat prepararea ulterioară a unei soluții suprasaturate. Data viitoare, urmăriți cu atenție cantitatea de substanțe din preparat sau cumpărați pur și simplu sarea de sodiu a acidului acetic în formă gata preparată.
- Containerul în care a fost răcită soluția preparată s-a dovedit a fi contaminat.
- Cala a fost scoasă de pe foc prea târziu sau crusta rezultată nu a fost complet dizolvată.
Unde se folosește această reacție?
Experiența „Hot Ice” în sine are, de asemenea, aplicații practice, este o soluție suprasaturată care este utilizată în plăcuțele de încălzire și încălzitoarele chimice, care, așa cum ați văzut însuți, nu intră într-o fază solidă.
Numai în plăcuțele de încălzire acționați asupra soluției nu cu o scobitoare, ci cu o specialădisc (cel mai adesea metal). În timpul tranziției unei soluții suprasaturate la faza solidă, se eliberează de la 264 la 289 kJ/kg. Așa că ai format gheață „fierbinte”, iar placa de încălzire acționează asupra corpului cu căldura generată, în timp ce arderea este exclusă, deoarece temperatura generată nu este suficientă.
Apropo, ca sursă de căldură, în unele modele de costume spațiale se folosește și o soluție suprasaturată de acetat de sodiu. Regulile „gheață fierbinte”.
