Samotný výraz „horký led“se nám jen stěží vejde do hlavy. Jsme totiž zvyklí, že led, ať už je to malá kostka ve sklenici nebo obrovská ledovka v oceánu, je ledový. A z nějakého důvodu je horko. Pojďme zjistit, co je to za látku, jak to dopadne, a proveďte experiment doma. Takže - horký led.
Látka s tímto názvem
Každý dobře ví, že led je voda v pevném skupenství, do které přechází již při 0 °C. Ale při provádění experimentů na vodě anglický fyzik Bridgman zjistil, že pod vysokým tlakem se krystalová mřížka přeskupí, zhustne.
Pod tlakem o něco menším než 21 000 atmosfér se voda stává ledem již při teplotě +76 °C. A při 30 tisících atmosfér – při 180 °C! Tohle je opravdu horký led. Můžete se hodně spálit. Ale je nemožné se ho dotknout, protože je nereálné, aby člověk takový tlak vydržel. Fyzici studují vlastnosti takového ledupouze nepřímo.
Díky experimentům Angličan zjistil, že existuje několik druhů ledu, kde pod stupněm I je známý led tvořený při nule, a pak se zvyšujícím se tlakem přechází z jednoho stupně do druhého. Při 30 tisících atmosfér se stává stupněm VII. Protože se krystalová mřížka mění, vlastnosti horkého ledu jsou odlišné. Je těžší než voda a má hustotu 1,05 g/cm3.
Další látka se stejným názvem
Provádět doma experiment „Hot Ice“za účelem otestování Bridgmanovy teorie samozřejmě nebude fungovat. Ale chemie jako věda vám nabízí jiný zážitek, neméně velkolepý.
Jmenuje se to "Horký led". Octan sodný je látka, kterou budete k jeho provedení potřebovat. neslyšel? A v kuchyni ji často dostáváme při přípravě různého pečiva, míchání sody a octa. Zbývá jen přijít na to, jak vyrobit horký led z této pěny. Pojďme na to.
Vzorec a reakční rovnice
Acetát sodný (nazývaný také sodná sůl kyseliny octové) jsou bílé krystaly s mírně slanou chutí a vůní, která připomíná ocet. Jeho vzorec je CH3COONa. V laboratoři se sůl vyrábí z kyseliny octové a uhličitanů, hydroxidu sodného nebo hydrogenuhličitanu sodného.
Pro ty, které to zajímá, rovnice reakce je následující:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Paní vědí, že procentokyselina octová může být odlišná. Ale není rozdíl v tom, co najdete ve skříňce v kuchyni, jen potřebujete jiné množství sody. Poměry jsou následující:
- 750 g octa 8% a 84 gramů sody;
- 86 g esence 70% a 84 gramů sody;
- 200 g octa 30% a 87,4 g sody.
Výsledkem reakce získáme roztok, ale odpařením vody získáme 82 g octanu sodného ve formě krystalů.
Chemie je věda, která netoleruje možnost „nalít si na oko“. Chcete-li, aby byl chemický pokus „Horký led“úspěšný, vytvořte poměrnou část látek pomocí závaží. Přesnější jsou elektronické.
Zážitek z domova
Vzhledem k tomu, že se během experimentu používá kyselina a experiment „Horký led“také vyžaduje zahřátí na vysoké teploty, je přítomnost dospělých osob povinná. Pojďme tedy k čarodějnictví.
Vaření „horkého ledu“doma.
- V malé sm altované pánvi smíchejte ocet a sodu ve výše uvedených poměrech, v závislosti na procentu octa nalezeného v kuchyni. Dejte to na sporák, na malý oheň a výsledný čarodějnický nálev trochu zahřejte. Připravte se, vznikne spousta pěny, ale jakmile reakce pomine a v pánvi bude voda a octan sodný, roztok zcela zprůhlední.
- Ujistěte se, že je váš roztok připravený kapkou octa. Máte pěnu? Takže zpočátku byla odebrána špatná hmotnost sody, pokračujeme trochupřidávejte ocet, dokud se pěna nepřestane objevovat. No, pokud vůně octa zasáhne nos velmi silně, znamená to, že zpočátku bylo přijato hodně kyseliny octové. Přidejte do roztoku trochu sody, dokud se v hrnci nepřestane tvořit pěna, jinak bude vůně octa z bytu dlouho erodovat.
- Pouze když pěna přestane stoupat, může být kastrol s nálevem zapálen, aby se z něj odstranila přebytečná voda. Nezapomeňte sledovat, co se děje. Jakmile se na povrchu začne tvořit krusta podobná ledu, okamžitě sundejte nádobu z ohně a nechte ji 5 minut v klidu.
- Zatímco se kouzelný nápoj ochlazuje, dejte do konvice vařit vodu. Poté pomalu, doslova po kapkách, začneme do již vychladlé směsi přilévat vařící vodu, střídavě přidáváme za míchání. Postup děláme, dokud se kůrka a všechny viditelné kousky úplně nerozpustí. Roztok by měl být zcela čirý, ale mírně viskózní.
- Vezmeme absolutně čistou nádobu a nalijeme do ní malé množství hmoty z rendlíku. Pokud se ukáže, že sklenice nebo hrnek jsou špinavé, roztok nebude krystalizovat, když chcete, ale zatím bude chlazen. Vložíme do lednice a vychladíme na pokojovou teplotu. Musíme pochopit, že máme přesycený roztok, takže nyní je teplota krystalizačního procesu nižší než obvykle.
- Uklidnili jste se? Tady je, okamžik pravdy. Je čas začít s tajemstvím vzniku horkého ledu!
Dotkněte se vychlazeného nálevu párátkembod v kuchyňské soli. Pokud je vše provedeno správně, roztok začne tvrdnout a vytvoří vzor krystalů podobných ledu, pokaždé nových a jedinečných. Tím se uvolní velké množství energie, kterou ucítíte jako vlnu tepla.
Po vytvoření horkého ledu jej lze použít k opakování experimentu. Nádobu stačí vložit do vodní lázně a začít míchat lžící. Viděli jste, že se vytvořila krusta krystalů? Opakujte kroky 4–6 a užijte si výsledek znovu a znovu.
Proč experiment selhal? Odstraňování problémů
Neexistuje tolik možností, proč zkušenost nevyšla, ale všechny je zvážíme:
- Když soda reagovala s octem, ukázalo se, že některé činidlo je přebytečné a ovlivnilo další přípravu přesyceného roztoku. Příště bedlivě sledujte množství látek v přípravku, nebo si rovnou kupte sodnou sůl kyseliny octové v hotové podobě.
- Nádoba, ve které byl připravený roztok chlazen, se ukázala jako kontaminovaná.
- Kastrlík byl sejmut z ohně příliš pozdě nebo se výsledná kůrka úplně nerozpustila.
Kde se tato reakce používá?
Samotný zážitek „Hot Ice“má i praktické využití, jde o přesycený roztok, který se používá v chemických nahřívacích podložkách a ohřívačích, který, jak jste sami viděli, nepřechází do tuhé fáze.
Pouze v nahřívacích polštářcích nepůsobíte na roztok párátkem, ale speciálnímdisk (nejčastěji kovový). Při přechodu přesyceného roztoku do pevné fáze se uvolňuje od 264 do 289 kJ/kg. Vytvořili jste tedy „horký“led a vyhřívací podložka působí na tělo generovaným teplem, přičemž je vyloučeno popálení, protože generovaná teplota nestačí.
Mimochodem, jako zdroj tepla se v některých modelech skafandrů používá i přesycený roztok octanu sodného. Pravidla "horký led".
