Op zich past de uitdrukking "heet ijs" nauwelijks in ons hoofd. We zijn er tenslotte aan gewend dat ijs, of het nu een kleine kubus in een glas is of een enorme ijsberg in de oceaan, ijs is. En om de een of andere reden is het heet. Laten we uitzoeken wat voor soort stof het is, hoe het uitpakt en thuis een experiment uitvoeren. Dus - heet ijs.
Een stof met die naam
Iedereen weet heel goed dat ijs water is in een vaste staat van aggregatie, waar het al bij 0 °C in overgaat. Maar tijdens het uitvoeren van experimenten met water ontdekte de Engelse natuurkundige Bridgman dat onder hoge druk het kristalrooster wordt herschikt, het wordt dichter.
Onder een druk van iets minder dan 21.000 atmosfeer wordt water al ijs bij een temperatuur van +76 °C. En bij 30 duizend sferen - bij 180 ° C! Dit is echt heet ijs. Je kunt veel verbranden. Maar het is onmogelijk om hem aan te raken, omdat het voor een persoon onrealistisch is om zo'n druk te weerstaan. Natuurkundigen bestuderen de eigenschappen van dergelijk ijsalleen indirect.
Dankzij experimenten heeft de Engelsman vastgesteld dat er verschillende soorten ijs zijn, waarbij onder graad I het bekende ijs gevormd wordt bij nul, en dan, met toenemende druk, gaat het van de ene graad naar de andere. Bij 30 duizend atmosfeer wordt het klasse VII. Omdat het kristalrooster verandert, zijn de eigenschappen van heet ijs anders. Het is zwaarder dan water en heeft een dichtheid van 1,05 g/cm3.
Een andere stof met dezelfde naam
Het "Hot Ice"-experiment thuis uitvoeren om de theorie van Bridgman te testen, zal natuurlijk niet werken. Maar scheikunde als wetenschap biedt je een andere ervaring, niet minder spectaculair.
Het heet "Hot Ice". Natriumacetaat is de stof die je nodig hebt om het uit te voeren. Heb het niet gehoord? En in de keuken krijgen we het vaak bij het bereiden van verschillende soorten gebak, het mengen van frisdrank en azijn. Het blijft alleen om erachter te komen hoe je heet ijs van dit schuim kunt maken. Laten we het uitzoeken.
Formule en reactievergelijking
Natriumacetaat (ook wel het natriumzout van azijnzuur genoemd) is witte kristallen met een licht zoute smaak en een geur die op azijn lijkt. De formule is CH3COONa. In het laboratorium wordt zout gemaakt van azijnzuur en carbonaten, natriumhydroxide of natriumbicarbonaat.
Voor degenen die geïnteresseerd zijn, de reactievergelijking is als volgt:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Meesteressen weten dat het percentageazijnzuur kan anders zijn. Maar het maakt niet uit wat je in het kastje in de keuken vindt, je hebt alleen een andere hoeveelheid frisdrank nodig. De verhoudingen zijn als volgt:
- 750 g azijn 8% en 84 gram soda;
- 86 g essence 70% en 84 gram soda;
- 200 g azijn 30% en 87,4 g frisdrank.
Als resultaat van de reactie krijgen we een oplossing, maar door het water te verdampen krijgen we 82 g natriumacetaat in de vorm van kristallen.
Chemie is een wetenschap die de optie "op het oog" niet tolereert. Als je wilt dat het chemische experiment "Hot Ice" een succes wordt, verzin dan een deel van de stoffen met behulp van gewichten. Nauwkeuriger zijn elektronische.
Ervaar thuis
Aangezien er tijdens het experiment zuur wordt gebruikt en het "Hot Ice"-experiment ook verhitting tot hoge temperaturen vereist, is de aanwezigheid van volwassenen verplicht. Dus laten we overgaan tot hekserij.
Thuis "Hot Ice" koken.
- In een kleine geëmailleerde steelpan, combineer azijn en frisdrank in de hierboven aangegeven verhoudingen, afhankelijk van het percentage azijn dat in de keuken wordt gevonden. Zet het op het fornuis, op een klein vuur en verwarm het resulterende hekserijbrouwsel een beetje. Maak je klaar, er zal veel schuim zijn, maar zodra de reactie voorbij is en er water en natriumacetaat in de pan zit, wordt de oplossing volledig transparant.
- Controleer of je oplossing klaar is door een druppel azijn te laten vallen. Heb je schuim? Dus aanvankelijk het verkeerde gewicht aan frisdrank genomen, we gaan een beetje doorvoeg azijn toe tot het schuim niet meer verschijnt. Welnu, als de geur van azijn de neus heel sterk raakt, betekent dit dat er aanvankelijk veel azijnzuur werd ingenomen. Voeg een beetje frisdrank toe aan de oplossing totdat het schuim zich niet meer vormt in de pan, anders zal de geur van azijn uit het appartement lang duren om te eroderen.
- Pas als het schuim niet meer opstijgt, kan de pan met het brouwsel in brand worden gestoken om overtollig water eruit te verwijderen. Vergeet niet te volgen wat er gebeurt. Zodra zich aan het oppervlak een korst begint te vormen die lijkt op ijs, haal de kom dan onmiddellijk van het vuur en laat hem 5 minuten staan.
- Terwijl het magische drankje afkoelt, zet je water in de theepot aan de kook. Dan beginnen we langzaam, letterlijk druppel voor druppel, kokend water in het reeds afgekoelde mengsel te gieten, afwisselend toevoegen en roeren. We doen de procedure totdat de korst en alle zichtbare stukken volledig zijn opgelost. De oplossing moet volledig helder zijn, maar enigszins stroperig.
- We nemen een absoluut schone container en gieten er een kleine hoeveelheid van de substantie uit de pan in. Als de pot of mok vuil blijkt te zijn, zal de oplossing niet kristalliseren wanneer je wilt, maar wordt deze voorlopig gekoeld. Zet in de koelkast en laat afkoelen tot kamertemperatuur. We moeten begrijpen dat we een oververzadigde oplossing hebben, dus nu is de temperatuur van het kristallisatieproces lager dan normaal.
- Gekoeld? Hier is het dan, het moment van de waarheid. Het is tijd om het mysterie van de vorming van heet ijs te beginnen!
Raak het gekoelde brouwsel aan met een tandenstokerpunt in tafelzout. Als alles correct is gedaan, zal de oplossing beginnen uit te harden en een patroon van ijsachtige kristallen te vormen, elke keer nieuw en uniek. Hierdoor komt een grote hoeveelheid energie vrij die je zult voelen als een golf van warmte.
Na de vorming van heet ijs kan het worden gebruikt om het experiment te herhalen. Zet de container gewoon in een waterbad en begin te roeren met een lepel. Heb je gezien dat er zich een korst van kristallen vormde? Herhaal stap 4-6 en geniet keer op keer van het resultaat.
Waarom is het experiment mislukt? Problemen oplossen
Er zijn niet zoveel opties waarom de ervaring niet is gelukt, maar we zullen ze allemaal overwegen:
- Toen soda met azijn reageerde, bleek er een overmaat aan reagens te zijn en dit beïnvloedde de verdere bereiding van een oververzadigde oplossing. Let de volgende keer goed op de hoeveelheid stoffen in het preparaat, of koop gewoon het natriumzout van azijnzuur in kant-en-klare vorm.
- De container waarin de bereide oplossing werd gekoeld, bleek verontreinigd te zijn.
- De pan is te laat van het vuur gehaald, of de resulterende korst is niet volledig opgelost.
Waar wordt deze reactie gebruikt?
De "Hot Ice"-ervaring zelf heeft ook praktische toepassingen, het is een oververzadigde oplossing die wordt gebruikt in chemische verwarmingskussens en verwarmingen, die, zoals je zelf hebt gezien, niet in een vaste fase gaat.
Alleen in verwarmingskussens handel je op de oplossing niet met een tandenstoker, maar met een specialeschijf (meestal metaal). Bij de overgang van een oververzadigde oplossing naar de vaste fase komt 264 tot 289 kJ/kg vrij. Dus je hebt "heet" ijs gevormd en het verwarmingskussen werkt op het lichaam met de gegenereerde warmte, terwijl de verbranding is uitgesloten, omdat de gegenereerde temperatuur niet genoeg is.
Trouwens, als warmtebron wordt in sommige modellen ruimtepakken ook een oververzadigde oplossing van natriumacetaat gebruikt. "Heet ijs" regels.
