Iseenesest ei mahu väljend "kuum jää" meile peaaegu pähe. Oleme ju harjunud, et jää, ükskõik, kas see on väike kuubik klaasis või hiiglaslik jäämägi ookeanis, on jäine. Ja millegipärast on palav. Mõelgem välja, mis ainega on tegemist, kuidas see välja kukub, ja teeme kodus katse. Niisiis – kuum jää.
Selle nimega aine
Kõik teavad suurepäraselt, et jää on tahkes olekus vesi, millesse see läheb juba 0 °C juures. Kuid inglise füüsik Bridgman avastas veega katseid tehes, et kõrge rõhu all toimub kristallvõre ümberpaigutamine ja see muutub tihedamaks.
Veidi alla 21 000 atmosfääri rõhu all muutub vesi jääks juba temperatuuril +76 °C. Ja 30 tuhande atmosfääri juures - 180 ° C juures! See on tõesti kuum jää. Võite palju põletada. Kuid teda on võimatu puudutada, sest inimesel on ebareaalne sellist survet taluda. Füüsikud uurivad sellise jää omadusiainult kaudselt.
Inglane tegi tänu katsetele kindlaks, et on olemas mitut tüüpi jääd, kus I astme all on tuttav nullis tekkiv jää ja seejärel läheb see surve suurenedes üle ühest astmest teise. 30 tuhande atmosfääri juures muutub see VII klassiks. Kuna kristallvõre muutub, on kuuma jää omadused erinevad. See on veest raskem ja selle tihedus on 1,05 g/cm3.
Teine sama nimega aine
Eksperiment "Hot Ice" kodus Bridgmani teooria testimiseks loomulikult ei toimi. Kuid keemia kui teadus pakub teile teistsuguseid kogemusi, mitte vähem tähelepanuväärseid.
Seda nimetatakse "Kuum jää". Naatriumatsetaat on aine, mida vajate selle läbiviimiseks. Ei kuulnud? Ja köögis saame seda sageli erinevate küpsetiste valmistamisel, sooda ja äädika segamisel. Jääb vaid välja mõelda, kuidas sellest vahust kuuma jääd teha. Mõtleme selle välja.
Valem ja reaktsioonivõrrand
Naatriumatsetaat (nimetatakse ka äädikhappe naatriumsoolaks) on valged kristallid, millel on kergelt soolane maitse ja lõhn, mis meenutab äädikat. Selle valem on CH3COONa. Laboris valmistatakse soola äädikhappest ja karbonaatidest, naatriumhüdroksiidist või naatriumvesinikkarbonaadist.
Huvilistele on reaktsioonivõrrand järgmine:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Armukesed teavad, et protsentäädikhape võib olla erinev. Kuid pole vahet, mida köögis kapist leiate, vajate lihts alt erinevat kogust soodat. Proportsioonid on järgmised:
- 750 g 8% äädikat ja 84 grammi soodat;
- 86 g essentsi 70% ja 84 grammi soodat;
- 200 g äädikat 30% ja 87,4 g soodat.
Reaktsiooni tulemusena saame lahuse, kuid vee aurustamisel saame 82 g naatriumatsetaati kristallidena.
Keemia on teadus, mis ei talu valikut "vala silma". Kui soovite, et keemiakatse "Kuum jää" õnnestuks, moodustage ainete osakaal kaalude abil. Täpsemad on elektroonilised.
Koduskogemus
Kuna katse ajal kasutatakse hapet ja katse "Kuum jää" nõuab ka kuumutamist kõrge temperatuurini, on täiskasvanute kohalolek kohustuslik. Niisiis, asume nõiduse juurde.
Kodus "Kuuma jää" keetmine.
- Väikeses emailpotis segage äädikas ja sooda ül altoodud vahekorras, olenev alt köögis leiduvast äädika protsendist. Pange see pliidile, väikesele tulele ja kuumutage saadud nõiapruuli veidi. Olge valmis, vaht on palju, kuid niipea, kui reaktsioon möödub ja pannil on vett ja naatriumatsetaati, muutub lahus täiesti läbipaistvaks.
- Kindlasti kontrollige, kas teie lahus on valmis, tilgutades äädikat. Kas teil on vaht? Niisiis, soodat võeti esialgu vale kaaluga, jätkame natukelisa äädikat, kuni vaht lakkab. No kui äädikalõhn väga tugev alt ninna lööb, siis see tähendab, et äädikhapet võeti algul palju. Lisage lahusele veidi soodat, kuni vahu tekkimine kastrulis lakkab, vastasel juhul kulub korterist tuleva äädikalõhna kadumine kaua aega.
- Alles siis, kui vaht on tõusu lõpetanud, võib kastruli koos tõmbega tulele panna, et sellest liigne vesi eemaldada. Ärge unustage toimuvat jälgida. Niipea, kui pinnale hakkab moodustuma jää sarnane koorik, eemaldage anum kohe tulelt ja jätke see 5 minutiks seisma.
- Kuni maagiline jook jahtub, pange teekannu vesi keema. Seejärel hakkame aeglaselt, sõna otseses mõttes tilkhaaval, valama juba jahutatud segusse keeva vett, vaheldumisi segades. Teeme protseduuri, kuni koorik ja kõik nähtavad tükid on täielikult lahustunud. Lahus peab olema täiesti selge, kuid kergelt viskoosne.
- Võtame täiesti puhta anuma ja valame sinna väikese koguse ainet kastrulist. Kui purk või kruus osutub määrdunud, siis lahus ei kristalliseeru siis, kui soovid, vaid esialgu jahutatakse. Pane külmkappi ja jahuta toatemperatuurini. Peame mõistma, et meil on üleküllastunud lahus, nii et nüüd on kristallisatsiooniprotsessi temperatuur tavalisest madalam.
- Kas olete väljas? Siin see on, tõehetk. On aeg alustada kuuma jää tekkimise mõistatust!
Puudutage jahutatud jooki hambatikugapunkt lauasoolas. Kui kõik on õigesti tehtud, hakkab lahus kõvenema, moodustades jäätaoliste kristallide mustri, mis on iga kord uus ja kordumatu. See vabastab suurel hulgal energiat, mida tunnete kuumalainena.
Pärast kuuma jää teket saab seda kasutada katse kordamiseks. Pange anum lihts alt veevanni ja alustage lusikaga segamist. Kas nägite, et tekkis kristallide koorik? Korrake samme 4-6 ja nautige tulemust ikka ja jälle.
Miks katse ebaõnnestus? Veaotsing
Pole nii palju võimalusi, miks kogemus ei õnnestunud, kuid kaalume neid kõiki:
- Kui sooda reageeris äädikaga, osutus osa reaktiivi liiast ja mõjutas üleküllastunud lahuse edasist valmistamist. Järgmisel korral jälgige hoolik alt ainete hulka preparaadis või ostke lihts alt äädikhappe naatriumsool valmis kujul.
- Anum, milles valmistatud lahust jahutati, osutus saastunuks.
- Kastrul eemaldati tulelt liiga hilja või tekkinud koorik ei lahustunud täielikult.
Kus seda reaktsiooni kasutatakse?
"Hot Ice" kogemusel endal on ka praktilisi rakendusi, see on üleküllastunud lahendus, mida kasutatakse keemilistes soojenduspatjades ja küttekehades, mis, nagu te ise nägite, ei lähe tahkesse faasi.
Ainult soojenduspatjades mõjutate lahust mitte hambaorku, vaid spetsiaalse vahendigaketas (kõige sagedamini metall). Üleküllastunud lahuse üleminekul tahkele faasile eraldub 264 kuni 289 kJ/kg. Nii tekkis "kuuma" jää ja soojenduspadi mõjub kehale tekkiva soojusega, samas kui põletus on välistatud, kuna tekitatud temperatuurist ei piisa.
Muide, mõnedes skafandrite mudelites kasutatakse soojusallikana ka naatriumatsetaadi üleküllastunud lahust. "Kuuma jää" reeglid.
