Op sigself pas die uitdrukking "warm ys" skaars in ons koppe. Ons is immers gewoond daaraan dat ys, maak nie saak of dit 'n klein blokkie in 'n glas of 'n groot ysberg in die see is nie, ysig is. En om een of ander rede is dit warm. Kom ons vind uit watter soort stof dit is, hoe dit uitdraai en 'n eksperiment by die huis uitvoer. Dus - warm ys.
'n Stof met daardie naam
Almal weet baie goed dat ys water is in 'n vaste toestand van aggregasie, waarin dit reeds by 0 °C deurgaan. Maar, terwyl hy eksperimente op water gedoen het, het die Engelse fisikus Bridgman ontdek dat onder hoë druk die kristalrooster herrangskik word, dit word digter.
Onder 'n druk van effens minder as 21 000 atmosfeer word water reeds ys by 'n temperatuur van +76 °C. En by 30 duisend atmosfeer - by 180 ° C! Dit is regtig warm ys. Jy kan baie verbrand word. Maar dit is onmoontlik om aan hom te raak, want dit is onrealisties vir 'n persoon om sulke druk te weerstaan. Fisici bestudeer die eienskappe van sulke ysslegs indirek.
Danksy eksperimente het die Engelsman vasgestel dat daar verskeie soorte ys is, waar onder graad I die bekende ys is wat by nul gevorm word, en dan, met toenemende druk, gaan dit van een graad na 'n ander oor. By 30 duisend atmosfeer word dit graad VII. Aangesien die kristalrooster verander, is die eienskappe van warm ys anders. Dit is swaarder as water en het 'n digtheid van 1,05 g/cm3.
Nog 'n stof met dieselfde naam
Om die "Hot Ice"-eksperiment by die huis uit te voer om Bridgman se teorie te toets, sal natuurlik nie werk nie. Maar chemie as 'n wetenskap bied jou 'n ander ervaring, nie minder skouspelagtig nie.
Dit word "Hot Ice" genoem. Natriumasetaat is die stof wat jy nodig het om dit uit te voer. Nie gehoor nie? En in die kombuis kry ons dit dikwels wanneer ons verskillende gebak voorberei, koeldrank en asyn meng. Dit bly net om uit te vind hoe om warm ys van hierdie skuim te maak. Kom ons vind dit uit.
Formule en reaksievergelyking
Natriumasetaat (ook genoem die natriumsout van asynsuur) is wit kristalle met 'n effens sout smaak en 'n reuk wat soos asyn lyk. Sy formule is CH3COONa. In die laboratorium word sout gemaak van asynsuur en karbonate, natriumhidroksied of natriumbikarbonaat.
Vir diegene wat belangstel, is die reaksievergelyking soos volg:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Juffrou weet dat die persentasieasynsuur kan anders wees. Maar daar is geen verskil wat jy in die kas in die kombuis kry nie, jy het net 'n ander hoeveelheid koeldrank nodig. Die verhoudings is soos volg:
- 750 g asyn 8% en 84 gram koeldrank;
- 86 g essens 70% en 84 gram koeldrank;
- 200 g asyn 30% en 87,4 g koeldrank.
As gevolg van die reaksie kry ons 'n oplossing, maar deur die water te verdamp kry ons 82 g natriumasetaat in die vorm van kristalle.
Chemie is 'n wetenskap wat nie die opsie "gooi op die oog" duld nie. As jy wil hê dat die chemiese eksperiment "Hot Ice" 'n sukses moet wees, maak 'n deel van die stowwe uit deur gewigte te gebruik. Meer akkuraat is elektronies.
Ervaring by die huis
Aangesien suur tydens die eksperiment gebruik word, en die "Hot Ice"-eksperiment ook verhitting tot hoë temperature vereis, is die teenwoordigheid van volwassenes verpligtend. So, kom ons begin met heksery.
Kook "Hot Ice" by die huis.
- In 'n klein emaljekastrol, kombineer asyn en koeldrank in die verhoudings hierbo aangedui, afhangende van die persentasie asyn wat in die kombuis gevind word. Sit dit op die stoof, op 'n klein vuurtjie en verhit die gevolglike hekserybrou 'n bietjie. Maak gereed, daar sal baie skuim wees, maar sodra die reaksie verby is en daar water en natriumasetaat in die pan is, sal die oplossing heeltemal deursigtig word.
- Maak seker om te kyk of jou oplossing gereed is deur 'n druppel asyn te laat val. Het jy skuim? So, die verkeerde gewig van koeldrank is aanvanklik geneem, ons gaan 'n bietjie voortvoeg asyn by totdat die skuim ophou verskyn. Wel, as die reuk van asyn die neus baie sterk tref, beteken dit dat daar aanvanklik baie asynsuur geneem is. Voeg 'n bietjie koeldrank by die oplossing totdat die skuim ophou om in die kastrol te vorm, anders sal die reuk van asyn uit die woonstel lank neem om te verweer.
- Eers wanneer die skuim ophou rys, kan die kastrol met die brousel aan die brand gesteek word om oortollige water daaruit te verwyder. Moenie vergeet om te volg wat aangaan nie. Sodra 'n kors soortgelyk aan ys op die oppervlak begin vorm, verwyder die houer dadelik van die vuur en laat dit vir 5 minute staan.
- Terwyl die magiese drankie afkoel, sit water in die teepot om te kook. Dan begin ons stadig, letterlik druppel vir druppel, kookwater in die reeds afgekoelde mengsel gooi, afwisselend byvoeging met roer. Ons doen die prosedure totdat die kors en alle sigbare stukke heeltemal opgelos is. Die oplossing moet heeltemal helder wees, maar effens viskeus.
- Ons neem 'n absoluut skoon houer en gooi 'n klein hoeveelheid van die stof uit die kastrol daarin. As die pot of beker vuil blyk te wees, sal die oplossing nie kristalliseer wanneer jy wil nie, maar vir eers sal dit afgekoel word. Sit in die yskas en verkoel tot kamertemperatuur. Ons moet verstaan dat ons 'n oorversadigde oplossing het, so nou is die temperatuur van die kristallisasieproses laer as gewoonlik.
- Uitgekoel? Hier is dit, die oomblik van waarheid. Dit is tyd om die raaisel van die vorming van warm ys te begin!
Raak die verkoelde brousel met 'n tandestokkiepunt in tafelsout. As alles reg gedoen word, sal die oplossing begin hard word en 'n patroon van ysagtige kristalle vorm, elke keer nuut en uniek. Dit stel 'n groot hoeveelheid energie vry wat jy as 'n hittegolf sal voel.
Na die vorming van warm ys, kan dit gebruik word om die eksperiment te herhaal. Sit net die houer in 'n waterbad en begin roer met 'n lepel. Het jy gesien dat 'n kors van kristalle gevorm het? Herhaal stappe 4-6 en geniet die resultaat keer op keer.
Hoekom het die eksperiment misluk? Foutsporing
Daar is nie soveel opsies hoekom die ervaring nie uitgewerk het nie, maar ons sal hulle almal oorweeg:
- Wanneer koeldrank met asyn gereageer het, het sommige reagens in oormaat geblyk te wees en die verdere voorbereiding van 'n oorversadigde oplossing beïnvloed. Hou volgende keer die hoeveelheid stowwe in die voorbereiding fyn dop, of koop sommer die natriumsout van asynsuur in klaargemaakte vorm.
- Die houer waarin die voorbereide oplossing afgekoel is, het geblyk besmet te wees.
- Die kastrol is te laat van die hitte verwyder, of die gevolglike kors was nie heeltemal opgelos nie.
Waar word hierdie reaksie gebruik?
Die "Hot Ice"-ervaring self het ook praktiese toepassings, dit is 'n oorversadigde oplossing wat gebruik word in chemiese verwarmingsblokke en verwarmers, wat, soos jy self gesien het, nie in 'n vaste fase gaan nie.
Slegs in verwarmingskussings werk jy op die oplossing nie met 'n tandestokkie nie, maar met 'n spesialeskyf (meestal metaal). Tydens die oorgang van 'n oorversadigde oplossing na die vaste fase word van 264 tot 289 kJ/kg vrygestel. So jy het "warm" ys gevorm, en die verwarmingsblok werk op die liggaam met die gegenereerde hitte, terwyl die brand uitgesluit word, aangesien die gegenereerde temperatuur nie genoeg is nie.
Terloops, as 'n bron van hitte word 'n oorversadigde oplossing van natriumasetaat ook in sommige modelle van ruimtepakke gebruik. "Warm ys"-reëls.
