En si mateixa, l'expressió "gel calent" gairebé no encaixa al cap. Al cap i a la fi, estem acostumats al fet que el gel, tant si és un petit cub en un got o un iceberg enorme a l'oceà, és gelat. I per alguna raó fa calor. Descobrim quin tipus de substància és, com resulta i fem un experiment a casa. Per tant, gel calent.
Una substància amb aquest nom
Tothom sap perfectament que el gel és aigua en estat sòlid d'agregació, a la qual passa ja a 0 °C. Però, mentre feia experiments amb l'aigua, el físic anglès Bridgman va descobrir que a alta pressió, la xarxa cristal·lina es reorganitza i es torna més densa.
Sota una pressió una mica inferior a 21.000 atmosferes, l'aigua ja es converteix en gel a una temperatura de +76 °C. I a 30 mil atmosferes, a 180 ° C! Això és un gel molt calent. Et pots cremar molt. Però és impossible tocar-lo, perquè no és realista que una persona suporti aquesta pressió. Els físics estan estudiant les propietats d'aquest gelnomés indirectament.
Gràcies als experiments, l'anglès va determinar que hi ha diversos tipus de gel, on sota el grau I hi ha el conegut gel format a zero, i després, amb l'augment de la pressió, passa d'un grau a un altre. A 30 mil atmosferes, esdevé el grau VII. Com que la xarxa cristal·lina canvia, les propietats del gel calent són diferents. És més pesat que l'aigua i té una densitat d'1,05 g/cm3.
Una altra substància amb el mateix nom
Fer l'experiment "Hot Ice" a casa per provar la teoria de Bridgman, és clar, no funcionarà. Però la química com a ciència t'ofereix una experiència diferent, no menys espectacular.
Es diu "Gel calent". L'acetat de sodi és la substància que necessitareu per dur-lo a terme. No ho va escoltar? I a la cuina, sovint ho obtenim quan preparem diversos pastissos, barrejant refresc i vinagre. Només queda esbrinar com fer gel calent amb aquesta escuma. Anem a esbrinar-ho.
Fórmula i equació de reacció
L'acetat de sodi (també anomenat sal sòdica de l'àcid acètic) són cristalls blancs amb un gust lleugerament salat i una olor que s'assembla al vinagre. La seva fórmula és CH3COONa. Al laboratori, la sal es fa amb àcid acètic i carbonats, hidròxid de sodi o bicarbonat de sodi.
Per a aquells que estiguin interessats, l'equació de reacció és la següent:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Les mestresses saben que el percentatgel'àcid acètic pot ser diferent. Però no hi ha cap diferència amb el que trobeu a l'armari de la cuina, només necessiteu una quantitat diferent de refresc. Les proporcions són les següents:
- 750 g de vinagre 8% i 84 grams de refresc;
- 86 g d'essència 70% i 84 grams de refresc;
- 200 g de vinagre al 30% i 87,4 g de refresc.
Com a resultat de la reacció obtenim una solució, però evaporant l'aigua obtenim 82 g d'acetat de sodi en forma de cristalls.
La química és una ciència que no tolera l'opció "abocar a l'ull". Si voleu que l'experiment químic "Gel calent" sigui un èxit, feu una proporció de les substàncies utilitzant pesos. Els més precisos són els electrònics.
Experiència a casa
Com que s'utilitza àcid durant l'experiment i l'experiment "Gel calent" també requereix escalfar-se a altes temperatures, la presència d'adults és obligatòria. Així doncs, anem a la bruixeria.
Cuinant "Gel calent" a casa.
- En una cassola petita esm altada, combina el vinagre i el refresc en les proporcions indicades anteriorment, en funció del percentatge de vinagre que es trobi a la cuina. Poseu-ho al foc, a foc petit i escalfeu una mica el breu de bruixeria resultant. Prepareu-vos, hi haurà molta escuma, però tan bon punt passi la reacció i hi hagi aigua i acetat de sodi a la cassola, la solució es tornarà completament transparent.
- Assegureu-vos de comprovar si la vostra solució està preparada deixant caure una gota de vinagre. Tens escuma? Per tant, inicialment es va prendre el pes incorrecte de refresc, continuem una micaafegir vinagre fins que deixi d'aparèixer l'escuma. Bé, si l'olor del vinagre arriba al nas amb molta força, vol dir que inicialment es va prendre molt d'àcid acètic. Afegiu una mica de refresc a la solució fins que l'escuma deixi de formar-se a la cassola, en cas contrari, l'olor de vinagre de l'apartament tardarà molt a erosionar-se.
- Només quan l'escuma ha deixat de pujar, es pot posar al foc la cassola amb la cervesa per treure'n l'excés d'aigua. No us oblideu de seguir el que està passant. Tan bon punt comenci a formar-se una crosta semblant al gel a la superfície, retireu immediatament el recipient del foc i deixeu-lo durant 5 minuts.
- Mentre la beguda màgica es refreda, posa aigua a bullir a la tetera. A continuació, lentament, literalment gota a gota, comencem a abocar aigua bullint a la mescla ja refredada, alternant l'addició amb la remoció. Fem el procediment fins que la crosta i totes les peces visibles estiguin completament dissoltes. La solució ha de ser completament clara, però lleugerament viscosa.
- Agafem un recipient absolutament net i hi aboquem una petita quantitat de la substància de la cassola. Si el pot o la tassa resulta brut, la solució no cristal·litzarà quan vulgueu, però de moment es refredarà. Posar a la nevera i refredar a temperatura ambient. Hem d'entendre que tenim una solució sobresaturada, així que ara la temperatura del procés de cristal·lització és més baixa de l'habitual.
- T'has relaxat? Aquí és, el moment de la veritat. És hora de començar el misteri de la formació de gel calent!
Toca la cervesa freda amb un escuradentspunt en sal de taula. Si tot es fa correctament, la solució començarà a endurir-se, formant un patró de cristalls semblants al gel, cada cop nous i únics. Això allibera una gran quantitat d'energia que sentiràs com una onada de calor.
Després de la formació de gel calent, es pot utilitzar per repetir l'experiment. Només cal posar el recipient al bany maria i començar a remenar amb una cullera. Has vist que es va formar una escorça de cristalls? Repetiu els passos 4-6 i gaudiu del resultat una vegada i una altra.
Per què va fallar l'experiment? Resolució de problemes
No hi ha tantes opcions per què l'experiència no va funcionar, però les tindrem en compte totes:
- Quan el refresc va reaccionar amb el vinagre, una mica de reactiu va resultar ser en excés i va afectar la preparació posterior d'una solució sobresaturada. La propera vegada, vigileu de prop la quantitat de substàncies de la preparació o simplement compreu la sal sòdica de l'àcid acètic ja feta.
- El recipient on es va refredar la solució preparada va resultar contaminat.
- La cassola es va treure del foc massa tard o l'escorça resultant no es va dissoldre completament.
On s'utilitza aquesta reacció?
La pròpia experiència "Hot Ice" també té aplicacions pràctiques, és una solució sobresaturada que s'utilitza en coixinets de calefacció i escalfadors químics, que, com vostè mateix va veure, no entra en una fase sòlida.
Només en coixinets calefactors actueu sobre la solució no amb un escuradents, sinó amb un especialdisc (sovint metall). Durant la transició d'una solució sobresaturada a la fase sòlida, s'allibera de 264 a 289 kJ/kg. Així que heu format gel "calent", i el coixinet de calefacció actua sobre el cos amb la calor generada, mentre que la cremada queda exclosa, ja que la temperatura generada no és suficient.
Per cert, com a font de calor, també s'utilitza una solució sobresaturada d'acetat de sodi en alguns models de vestits espacials. Regles del "gel calent".
