Itsensä ilmaisu "kuuma jää" tuskin sopii päähämme. Olemmehan tottuneet siihen, että jää on jäistä, olipa se pieni kuutio lasissa tai v altava jäävuori meressä. Ja jostain syystä on kuuma. Selvitetään, millainen aine se on, miten se osoittautuu ja suoritetaan koe kotona. Joten - kuuma jää.
Aine tällä nimellä
Kaikki tietävät varsin hyvin, että jää on kiinteässä tilassa olevaa vettä, johon se siirtyy jo 0 °C:ssa. Mutta suorittaessaan kokeita vedellä englantilainen fyysikko Bridgman havaitsi, että korkean paineen alaisena kidehila järjestyy uudelleen ja siitä tulee tiheämpi.
Hieman alle 21 000 ilmakehän paineessa vesi jäätyy jo +76 °C:n lämpötilassa. Ja 30 tuhannessa ilmakehässä - 180 ° C: ssa! Tämä on todella kuumaa jäätä. Voit polttaa paljon. Mutta on mahdotonta koskea häntä, koska on epärealistista, että henkilö kestää tällaista painetta. Fyysikot tutkivat tällaisen jään ominaisuuksiavain epäsuorasti.
Englantilainen totesi kokeilujen avulla, että on olemassa useita jäätyyppejä, joissa luokan I alla on tuttu jää, joka muodostuu nollapisteessä, ja sitten se siirtyy paineen noustessa laadusta toiseen. 30 tuhannessa ilmakehässä siitä tulee luokka VII. Koska kidehila muuttuu, kuuman jään ominaisuudet ovat erilaiset. Se on vettä raskaampaa ja sen tiheys on 1,05 g/cm3.
Toinen aine samalla nimellä
Hot Ice -kokeilun suorittaminen kotona Bridgmanin teorian testaamiseksi ei tietenkään toimi. Mutta kemia tieteenä tarjoaa sinulle erilaisen kokemuksen, ei yhtä upean.
Se on nimeltään "Hot Ice". Natriumasetaatti on aine, jota tarvitset sen suorittamiseen. ei kuullut? Ja keittiössä saamme sitä usein valmistaessamme erilaisia leivonnaisia, sekoittamalla soodaa ja etikkaa. On vain selvitettävä, kuinka tästä vaahdosta tehdään kuumaa jäätä. Selvitetään se.
Kaava ja reaktioyhtälö
Natriumasetaatti (kutsutaan myös etikkahapon natriumsuolaksi) on valkoisia kiteitä, joilla on hieman suolainen maku ja tuoksu, joka muistuttaa etikkaa. Sen kaava on CH3COONa. Laboratoriossa suolaa valmistetaan etikkahaposta ja karbonaateista, natriumhydroksidista tai natriumbikarbonaatista.
Kiinnostuneille reaktioyhtälö on seuraava:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Rakastajat tietävät, että prosenttiosuusetikkahappo voi olla erilainen. Mutta ei ole eroa, mitä löydät keittiön kaapista, tarvitset vain eri määrän soodaa. Mittasuhteet ovat seuraavat:
- 750 g 8 % etikkaa ja 84 grammaa soodaa;
- 86 g esanssia 70 % ja 84 grammaa soodaa;
- 200 g etikkaa 30 % ja 87,4 g soodaa.
Reaktion tuloksena saadaan liuos, mutta vettä haihduttamalla saadaan 82 g natriumasetaattia kiteinä.
Kemia on tiede, joka ei siedä "kaada silmään" -vaihtoehtoa. Jos haluat kemiallisen kokeen "Hot Ice" onnistuvan, muodosta osuudet aineista painojen avulla. Tarkempia ovat sähköiset.
Kokemus kotona
Koska kokeen aikana käytetään happoa ja "Hot Ice" -koe vaatii myös kuumentamisen korkeisiin lämpötiloihin, aikuisten läsnäolo on pakollista. Joten mennään alas noituuteen.
"Hot Ice" -keittäminen kotona.
- Sekoita pienessä emaloidussa kattilassa etikka ja sooda yllä mainituissa suhteissa riippuen keittiön etikan prosenttiosuudesta. Laita se liedelle, pienelle tulelle ja kuumenna saatua noituutta hieman. Valmistaudu, vaahtoa tulee paljon, mutta heti kun reaktio menee ohi ja kattilassa on vettä ja natriumasetaattia, liuos muuttuu täysin läpinäkyväksi.
- Varmista, että liuoksesi on valmis tiputtamalla tippa etikkaa. Onko vaahtoa? Eli alunperin otettiin vääränpainoinen sooda, jatketaan vähänlisää etikkaa, kunnes vaahtoa ei enää muodostu. No, jos etikan haju osuu nenään erittäin voimakkaasti, se tarkoittaa, että etikkahappoa otettiin aluksi paljon. Lisää liuokseen hieman soodaa, kunnes vaahtoa ei muodostu kattilassa, muuten etikan haju asunnosta haihtuu pitkään.
- Vasta kun vaahto on lakannut kohoamasta, kattila hauduttimella voidaan laittaa tuleen ylimääräisen veden poistamiseksi siitä. Älä unohda seurata mitä tapahtuu. Heti kun pinnalle alkaa muodostua jään k altaista kuorta, ota astia heti pois tulelta ja jätä se rauhaan 5 minuutiksi.
- Kun maaginen juoma jäähtyy, laita vesi teekannuun kiehumaan. Sitten hitaasti, kirjaimellisesti pisara kerrallaan, alamme kaataa kiehuvaa vettä jo jäähtyneeseen seokseen, lisäämällä vuorotellen sekoittaen. Suoritamme menettelyn, kunnes kuori ja kaikki näkyvät palaset ovat täysin liuenneet. Liuoksen tulee olla täysin kirkasta, mutta hieman viskoosia.
- Otamme täysin puhtaan astian ja kaadamme siihen pienen määrän ainetta kattilasta. Jos purkki tai muki osoittautuu likaiseksi, liuos ei kiteydy halutessasi, mutta toistaiseksi se jäähtyy. Laita jääkaappiin ja jäähdytä huoneenlämpöiseksi. Meidän on ymmärrettävä, että meillä on ylikyllästetty liuos, joten nyt kiteytysprosessin lämpötila on tavallista alhaisempi.
- Poistatko? Tässä se on, totuuden hetki. On aika aloittaa kuuman jään muodostumisen mysteeri!
Kosketa jäähdytettyä juomaa hammastikullapisteen ruokasuolassa. Jos kaikki tehdään oikein, liuos alkaa kovettua muodostaen jäämäisten kiteiden kuvion, joka kerta uusia ja ainutlaatuisia. Tämä vapauttaa suuren määrän energiaa, jonka tunnet lämpöaallona.
Kuuman jään muodostumisen jälkeen sitä voidaan käyttää kokeen toistamiseen. Laita vain astia vesihauteeseen ja aloita sekoittaminen lusikalla. Näitkö, että muodostui kiteiden kuori? Toista vaiheet 4-6 ja nauti tuloksesta yhä uudelleen.
Miksi kokeilu epäonnistui? Vianetsintä
Ei ole niin montaa vaihtoehtoa, miksi kokemus ei toiminut, mutta harkitsemme niitä kaikkia:
- Kun sooda reagoi etikan kanssa, osa reagenssista osoittautui ylimääräiseksi ja vaikutti ylikyllästyneen liuoksen valmistukseen. Seuraavalla kerralla seuraa tarkasti valmisteen sisältämien aineiden määrää tai osta etikkahapon natriumsuolaa valmiissa muodossa.
- Säiliö, jossa valmistettu liuos jäähdytettiin, osoittautui saastuneeksi.
- Kattila poistettiin lämmöltä liian myöhään tai muodostunut kuori ei liuennut kokonaan.
Missä tätä reaktiota käytetään?
Hot Ice -kokemuksella itsessään on myös käytännön sovelluksia, se on ylikyllästetty liuos, jota käytetään kemiallisissa lämmitystyynyissä ja lämmittimissä ja joka, kuten itse huomasit, ei mene kiinteään faasiin.
Vain lämpötyynyissä vaikutat liuokseen ei hammastikulla, vaan erityisellälevy (useimmiten metalli). Ylikyllästyneen liuoksen siirtyessä kiinteään faasiin vapautuu 264 - 289 kJ/kg. Joten muodostit "kuuman" jään, ja lämpötyyny vaikuttaa kehoon syntyneellä lämmöllä, kun taas palovamma on poissuljettu, koska syntyvä lämpötila ei riitä.
Muuten joissakin avaruuspukumalleissa käytetään ylikyllästettyä natriumasetaattiliuosta lämmönlähteenä. "Kuuma jää" säännöt.
