Sam po sebi, izraz "vrući led" teško nam staje u glavu. Uostalom, navikli smo na činjenicu da je led, bez obzira radi li se o maloj kocki u čaši ili ogromnoj santi leda u oceanu, leden. I iz nekog razloga je vruće. Hajde da shvatimo o kakvoj se tvari radi, kako se ispostavlja i provedemo eksperiment kod kuće. Dakle - vrući led.
Tvar s tim imenom
Svi dobro znaju da je led voda u čvrstom agregacijskom stanju, u koju prelazi već na 0 °C. No, dok je provodio eksperimente na vodi, engleski fizičar Bridgman otkrio je da se pod visokim pritiskom kristalna rešetka preuređuje, postaje gušća.
Pod pritiskom nešto manjim od 21.000 atmosfera, voda postaje led već na temperaturi od +76 °C. I na 30 tisuća atmosfera - na 180 ° C! Ovo je stvarno vrući led. Možete se jako opeći. Ali nemoguće ga je dotaknuti, jer je nerealno da osoba izdrži takav pritisak. Fizičari proučavaju svojstva takvog ledasamo neizravno.
Zahvaljujući eksperimentima, Englez je utvrdio da postoji nekoliko vrsta leda, pri čemu je pod razredom I poznati led koji nastaje na nuli, a zatim, s povećanjem pritiska, prelazi iz jednog razreda u drugi. Na 30 tisuća atmosfera postaje VII. Budući da se kristalna rešetka mijenja, svojstva vrućeg leda su različita. Teži je od vode i ima gustoću od 1,05 g/cm3.
Druga tvar s istim imenom
Provođenje eksperimenta "Hot Ice" kod kuće za testiranje Bridgmanove teorije, naravno, neće uspjeti. Ali kemija kao znanost nudi vam drugačije iskustvo, ništa manje spektakularno.
Zove se "Hot Ice". Natrijev acetat je tvar koja će vam trebati da ga provedete. Niste čuli? A u kuhinji ga često dobijemo kod pripreme raznih peciva, miješanja sode i octa. Ostaje samo shvatiti kako napraviti vrući led od ove pjene. Hajde da to shvatimo.
Formula i jednadžba reakcije
Natrijev acetat (koji se naziva i natrijeva sol octene kiseline) bijeli su kristali blago slanog okusa i mirisa koji podsjeća na ocat. Njegova formula je CH3COONa. U laboratoriju se sol proizvodi od octene kiseline i karbonata, natrijevog hidroksida ili natrijevog bikarbonata.
Za one koji su zainteresirani, jednadžba reakcije je sljedeća:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Ljubavnice znaju da je postotakoctena kiselina može biti različita. Ali nema razlike što ćete pronaći u ormariću u kuhinji, samo vam treba druga količina sode. Proporcije su sljedeće:
- 750 g octa 8% i 84 grama sode;
- 86 g esencije 70% i 84 grama sode;
- 200 g octa 30% i 87,4 g sode.
Kao rezultat reakcije dobivamo otopinu, ali isparavanjem vode dobivamo 82 g natrijevog acetata u obliku kristala.
Kemija je znanost koja ne tolerira opciju "izliti na oko". Ako želite da kemijski pokus "Vrući led" bude uspješan, utegite udio tvari. Točnije su elektroničke.
Iskustvo kod kuće
Budući da se tijekom pokusa koristi kiselina, a eksperiment "Hot Ice" također zahtijeva zagrijavanje na visoke temperature, prisutnost odraslih je obavezna. Dakle, prijeđimo na vještičarenje.
Kuhanje "vrućeg leda" kod kuće.
- U malom emajliranom loncu pomiješajte ocat i sodu u gore navedenim omjerima, ovisno o postotku octa koji se nalazi u kuhinji. Stavite na štednjak, na malu vatru i malo zagrijte dobiveni čarobnjak. Pripremite se, bit će puno pjene, ali čim reakcija prođe i u tavi ima vode i natrijevog acetata, otopina će postati potpuno prozirna.
- Kapanjem kapi octa provjerite je li vaša otopina spremna. Imate pjenu? Dakle, u početku je uzeta pogrešna težina sode, nastavljamo malododavati ocat dok se pjena ne prestane pojavljivati. Pa, ako miris octa jako udari u nos, to znači da je u početku uzeto puno octene kiseline. Dodajte malo sode u otopinu dok se pjena ne prestane stvarati u loncu, inače će miris octa iz stana dugo nestati.
- Tek kada se pjena prestane dizati, lonac s kuhanim kuhanjem može se staviti na vatru kako bi se uklonio višak vode. Ne zaboravite pratiti što se događa. Čim se na površini počne stvarati korica slična ledu, posudu odmah maknite s vatre i ostavite na miru 5 minuta.
- Dok se čarobni napitak hladi, stavite vodu u čajnik da prokuha. Zatim polako, doslovno kap po kap, počinjemo ulijevati kipuću vodu u već ohlađenu smjesu, naizmjenično dodavanje s miješanjem. Postupak radimo dok se kora i svi vidljivi komadi potpuno ne otope. Otopina bi trebala biti potpuno bistra, ali malo viskozna.
- Uzmemo apsolutno čistu posudu i u nju ulijemo malu količinu tvari iz lonca. Ako se staklenka ili šalica pokaže prljavom, otopina se neće kristalizirati kada želite, već će se za sada ohladiti. Stavite u hladnjak i ohladite na sobnoj temperaturi. Moramo shvatiti da imamo prezasićenu otopinu, pa je sada temperatura procesa kristalizacije niža nego inače.
- Ohladili ste se? Evo ga, trenutak istine. Vrijeme je da započnemo misterij nastanka vrućeg leda!
Dodirnite ohlađeno pivo čačkalicomtočka u kuhinjskoj soli. Ako je sve učinjeno ispravno, otopina će se početi stvrdnjavati, tvoreći uzorak kristala nalik ledu, svaki put novi i jedinstven. Time se oslobađa velika količina energije koju ćete osjetiti kao val topline.
Nakon formiranja vrućeg leda, može se koristiti za ponavljanje eksperimenta. Samo stavite posudu u vodenu kupelj i počnite miješati žlicom. Jeste li vidjeli da se stvorila kora od kristala? Ponovite korake 4-6 i uživajte u rezultatu iznova i iznova.
Zašto eksperiment nije uspio? Rješavanje problema
Nema mnogo opcija zašto iskustvo nije uspjelo, ali ćemo ih sve razmotriti:
- Kada je soda reagirala s octom, neki reagens se pokazao u višku i utjecao je na daljnju pripremu prezasićene otopine. Sljedeći put dobro pripazite na količinu tvari u pripravku ili samo kupite natrijevu sol octene kiseline u gotovom obliku.
- Pokazalo se da je posuda u kojoj je pripremljena otopina ohlađena kontaminirana.
- Lonac je prekasno maknut s vatre ili se nastala korica nije potpuno otopila.
Gdje se koristi ova reakcija?
Samo iskustvo "Hot Ice" također ima praktičnu primjenu, to je prezasićena otopina koja se koristi u kemijskim grijačima i grijačima, koja, kao što ste i sami vidjeli, ne prelazi u čvrstu fazu.
Samo u jastučićima za grijanje na otopinu ne djelujete čačkalicom, već posebnomdisk (najčešće metalni). Tijekom prijelaza prezasićene otopine u krutu fazu oslobađa se od 264 do 289 kJ/kg. Tako ste formirali "vrući" led, a grijač djeluje na tijelo generiranom toplinom, dok je opeklina isključena, jer generirana temperatura nije dovoljna.
Inače, kao izvor topline, u nekim modelima svemirskih odijela koristi se i prezasićena otopina natrijevog acetata. Pravila "vrućeg leda".
