Pats par sevi izteiciens "karsts ledus" diez vai iederas mūsu galvās. Galu galā mēs esam pieraduši pie tā, ka ledus, vienalga, vai tas ir mazs kubs glāzē vai milzīgs aisbergs okeānā, ir ledus. Un nez kāpēc ir karsts. Izdomāsim, kāda veida viela tā ir, kā tā izrādās, un veiksim eksperimentu mājās. Tātad - karsts ledus.
Viela ar šādu nosaukumu
Ikviens lieliski zina, ka ledus ir ūdens cietā agregācijas stāvoklī, kurā tas pāriet jau pie 0 °C. Bet, veicot eksperimentus ar ūdeni, angļu fiziķis Bridžmens atklāja, ka augsta spiediena ietekmē kristāliskais režģis tiek pārkārtots un kļūst blīvāks.
Spiedienā, kas ir nedaudz mazāks par 21 000 atmosfērām, ūdens kļūst par ledu jau +76 °C temperatūrā. Un pie 30 tūkstošiem atmosfēru - pie 180 ° C! Tas ir patiešām karsts ledus. Jūs varat daudz apdedzināties. Bet pieskarties viņam nav iespējams, jo cilvēkam ir nereāli izturēt tādu spiedienu. Fiziķi pēta šāda ledus īpašībastikai netieši.
Pateicoties eksperimentiem, anglis noteica, ka ir vairāki ledus veidi, kur zem I pakāpes ir pazīstamais ledus, kas veidojas pie nulles, un tad, palielinoties spiedienam, tas pāriet no vienas pakāpes uz otru. Pie 30 tūkstošiem atmosfēru tas kļūst par VII pakāpi. Tā kā kristāla režģis mainās, karstā ledus īpašības ir atšķirīgas. Tas ir smagāks par ūdeni, un tā blīvums ir 1,05 g/cm3.
Cita viela ar tādu pašu nosaukumu
Veikt eksperimentu "Hot Ice" mājās, lai pārbaudītu Bridžmena teoriju, protams, nedarbosies. Taču ķīmija kā zinātne piedāvā atšķirīgu pieredzi, ne mazāk iespaidīgu.
To sauc par "Hot Ice". Nātrija acetāts ir viela, kas jums būs nepieciešama, lai to veiktu. Nedzirdēja? Un virtuvē mēs to bieži iegūstam, gatavojot dažādus konditorejas izstrādājumus, sajaucot sodu un etiķi. Atliek tikai izdomāt, kā no šīm putām pagatavot karstu ledu. Izdomāsim.
Formula un reakcijas vienādojums
Nātrija acetāts (saukts arī par etiķskābes nātrija sāli) ir b alti kristāli ar nedaudz sāļu garšu un etiķa smaržu. Tās formula ir CH3COONa. Laboratorijā sāli gatavo no etiķskābes un karbonātiem, nātrija hidroksīda vai nātrija bikarbonāta.
Tiem, kurus interesē, reakcijas vienādojums ir šāds:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Saimnieces zina, ka procentosetiķskābe var būt atšķirīga. Bet nav nekādas atšķirības, ko jūs atrodat skapī virtuvē, jums vienkārši nepieciešams cits daudzums sodas. Proporcijas ir šādas:
- 750 g 8% etiķa un 84 grami sodas;
- 86 g esences 70% un 84 grami sodas;
- 200 g etiķa 30% un 87,4 g sodas.
Reakcijas rezultātā iegūstam šķīdumu, bet ūdeni iztvaicējot iegūstam 82 g nātrija acetāta kristālu veidā.
Ķīmija ir zinātne, kas nepieļauj iespēju "ieliet uz acs". Ja vēlaties, lai ķīmiskais eksperiments "Hot Ice" būtu veiksmīgs, veidojiet vielu proporciju, izmantojot svarus. Precīzāki ir elektroniski.
Pieredze mājās
Tā kā eksperimenta laikā tiek izmantota skābe, un eksperimentam "Hot Ice" ir nepieciešama arī karsēšana līdz augstām temperatūrām, pieaugušo klātbūtne ir obligāta. Tātad, pievērsīsimies burvībai.
Karstā ledus gatavošana mājās.
- Nelielā emaljas katliņā sajauciet etiķi un sodu iepriekš norādītajās proporcijās atkarībā no virtuvē atrodamā etiķa procentuālā daudzuma. Ielieciet to uz plīts, uz neliela uguns un nedaudz uzkarsējiet iegūto burvju brūvējumu. Gatavojieties, būs daudz putu, bet, tiklīdz reakcija pāries un pannā būs ūdens un nātrija acetāts, šķīdums kļūs pilnīgi caurspīdīgs.
- Noteikti pārbaudiet, vai jūsu šķīdums ir gatavs, nopilinot etiķa pilienu. Vai jums ir putas? Tātad, sākotnēji tika ņemts nepareizs sodas svars, mēs turpinām mazlietpievieno etiķi, līdz pārstāj parādīties putas. Nu, ja etiķa smarža ļoti spēcīgi sitas degunā, tas nozīmē, ka sākotnēji tika uzņemts daudz etiķskābes. Šķīdumam pievieno nedaudz sodas, līdz katlā pārstāj veidoties putas, pretējā gadījumā etiķa smaka no dzīvokļa būs ilgi, lai iznīdētu.
- Tikai tad, kad putas beigušas celties, kastroli ar brūvējumu var uzlikt uz uguns, lai no tā noņemtu lieko ūdeni. Neaizmirstiet sekot līdzi notiekošajam. Tiklīdz uz virsmas sāk veidoties ledum līdzīga garoza, nekavējoties noņemiet trauku no uguns un atstājiet to mierā uz 5 minūtēm.
- Kamēr maģiskais dzēriens atdziest, ielieciet tējkannā ūdeni vārīties. Pēc tam lēnām, burtiski pa pilienam, sākam ielej verdošu ūdeni jau atdzesētajā maisījumā, pārmaiņus pievienojot ar maisīšanu. Mēs veicam procedūru, līdz garoza un visi redzamie gabali ir pilnībā izšķīdināti. Šķīdumam jābūt pilnīgi dzidram, bet nedaudz viskozam.
- Ņemam absolūti tīru trauku un ieberam tajā nelielu daudzumu vielas no katliņa. Ja burka vai krūze izrādīsies netīra, šķīdums neizkristalizēsies, kad vēlēsies, bet pagaidām tas tiks atdzesēts. Liek ledusskapī un atdzesē līdz istabas temperatūrai. Mums ir jāsaprot, ka mums ir pārsātināts šķīdums, tāpēc tagad kristalizācijas procesa temperatūra ir zemāka nekā parasti.
- Atpūties? Šeit tas ir, patiesības brīdis. Ir pienācis laiks sākt karstā ledus veidošanās noslēpumu!
Pieskarieties atdzesētajam dzērienam ar zobu bakstāmopunkts galda sālī. Ja viss ir izdarīts pareizi, šķīdums sāks sacietēt, veidojot ledus līdzīgu kristālu rakstu, katru reizi jaunu un unikālu. Tas atbrīvo lielu enerģijas daudzumu, ko jūs jutīsit kā karstuma vilni.
Pēc karstā ledus veidošanās to var izmantot eksperimenta atkārtošanai. Vienkārši ielieciet trauku ūdens vannā un sāciet maisīt ar karoti. Vai redzējāt, ka izveidojās kristālu garoza? Atkārtojiet 4.–6. darbību un izbaudiet rezultātu atkal un atkal.
Kāpēc eksperiments neizdevās? Problēmu novēršana
Nav daudz iespēju, kāpēc pieredze neizdevās, taču mēs tos visus izskatīsim:
- Kad soda reaģēja ar etiķi, daži reaģenti izrādījās pārmērīgi un ietekmēja turpmāku pārsātināta šķīduma sagatavošanu. Nākamreiz rūpīgi sekojiet līdzi preparātā esošo vielu daudzumam vai vienkārši iegādājieties etiķskābes nātrija sāli gatavā veidā.
- Tvertne, kurā sagatavotais šķīdums tika atdzesēts, izrādījās piesārņota.
- Katliņš tika noņemts no uguns pārāk vēlu, vai arī iegūtā garoza nebija pilnībā izšķīdusi.
Kur tiek izmantota šī reakcija?
Pašai "Hot Ice" pieredzei ir arī praktisks pielietojums, tas ir pārsātināts risinājums, ko izmanto ķīmiskos sildīšanas paliktņos un sildītājos, kas, kā jūs pats redzējāt, nepāriet cietā fāzē.
Tikai apsildes spilventiņos jūs iedarbojaties uz šķīdumu nevis ar zobu bakstāmo, bet ar īpašudisks (visbiežāk metāls). Pārejot no pārsātināta šķīduma uz cieto fāzi, izdalās no 264 līdz 289 kJ/kg. Tātad jūs izveidojāt "karstu" ledu, un sildīšanas spilventiņš iedarbojas uz ķermeni ar radīto siltumu, savukārt apdegums tiek izslēgts, jo ar radīto temperatūru nepietiek.
Starp citu, kā siltuma avots dažos skafandra modeļos tiek izmantots arī pārsātināts nātrija acetāta šķīdums. “Karstā ledus” noteikumi.
