Как сделать химический лед

Какое вещество называют горячий лед и можно ли его получить в домашних условиях?

Само по себе выражение «горячий лед» с трудом укладывается в наших головах. Ведь мы привыкли, что лед, неважно, маленький это кубик в стакане или огромный айсберг в океане, ледяной. А тут почему-то горячий. Разберемся, что же это за вещество, как получается и проведем опыт в домашних условиях. Итак — горячий лед.

Вещество с таким названием

Все прекрасно знают, что лед — это вода, находящаяся в твердом агрегатном состоянии, в которое переходит уже при 0 °C. Но, проводя опыты над водой, английский физик Бриджмен обнаружил, что под большим давлением происходит перестройка кристаллической решетки, она становится более плотной.

Под давлением чуть меньше 21 тыс. атмосфер вода становится льдом уже при температуре +76 °C. А при 30 тыс. атмосфер — при 180 °C! Вот это действительно горячий лед. Обжечься можно сильно. Но прикоснуться к нему невозможно, ведь такое давление выдержать человеку нереально. Физики изучают свойства такого льда лишь косвенно.

Благодаря опытам англичанин определил, что лед бывает нескольких сортов, где под сортом I находится всем знакомый лед, образованный при нуле, и дальше, с возрастанием давления, переходит из одного сорта в другой. При 30 тыс. атмосфер он становится сортом VII. Так как кристаллическая решетка изменяется, то и свойства у горячего льда другие. Он тяжелее воды и его плотность составляет 1,05 г/см 3 .

Еще одно вещество с таким названием

Провести в домашних условиях эксперимент «Горячий лед», чтобы проверить теорию Бриджмена, естественно, не получится. Но химия как наука предлагает вам другой опыт, не менее эффектный.

Он так и называется — «Горячий лед». Ацетат натрия — вещество, которое понадобится вам для его проведения. Не слышали? А на кухне мы часто получаем его при приготовлении различной выпечки, смешивая соду и уксус. Остается лишь разобраться, как сделать горячий лед из этой пены. Давайте разбираться.

Формула и уравнение реакции

Ацетат натрия (еще ее называют натриевой солью уксусной кислоты) представляет собой белые кристаллы со слегка солоноватым вкусом и запахом, который напоминает уксусный. Его формула — CH₃COONa. В лаборатории соль получают из уксусной кислоты и карбонатов, гидроксида или гидрокарбоната натрия.

Кому интересно, уравнение реакции следующее:

Хозяйки знают, что процент уксусной кислоты может быть разным. Но нет разницы, какой вы найдете в шкафчике на кухне, просто понадобится разное количество соды. Пропорции следующие:

• 750 г уксуса 8% и 84 грамма соды;
• 86 г эссенции 70% и 84 грамма соды;
• 200 г уксуса 30% и 87,4 г соды.

В результате реакции у нас получается раствор, но путем выпаривания воды мы получим 82 г ацетата натрия в виде кристаллов.

Химия — наука, которая не терпит варианта «насыпать на глаз». Если хотите, чтобы химический опыт «Горячий лед» удался, составляйте пропорцию из веществ с помощью весов. Более точными являются электронные.

Опыт в домашних условиях

Так как при проведении опыта используется кислота, а эксперимент «Горячий лед» требует еще и нагревания до высоких температур, то присутствие взрослых обязательно. Итак, приступим к колдовству.

Готовим «Горячий лед» в домашних условиях.

1. В небольшой эмалированной кастрюльке смешайте уксус и соду в указанных выше пропорциях, в зависимости от процентного содержания уксуса, найденного на кухне. Поставьте ее на плиту, на маленький огонь и немного подогрейте полученное колдовское варево. Готовьтесь, пены будет много, но как только реакция пройдет и в кастрюле останется вода и ацетат натрия, раствор станет абсолютно прозрачным.
2. Обязательно проверьте, готов ли ваш раствор, капнув капелькой уксуса. Появилась пена? Значит, изначально взят неправильный вес соды, продолжаем по чуть-чуть добавлять уксус, пока пена не перестанет появляться. Ну а если запах уксуса очень сильно бьет в нос, значит, было взято изначально много уксусной кислоты. Добавляйте в раствор понемногу соды, пока не перестанет в кастрюльке образовываться пена, иначе запах уксуса из квартиры долго придется выветривать.
3. Только когда пена перестала подниматься, кастрюльку с варевом можно ставить на огонь, чтобы убрать из нее лишнюю воду. Не забываем следить за происходящим. Как только на поверхности начала образовываться корочка, похожая на лед, сразу снимаем тару с огня и на 5 минут оставляем в покое.
4. Пока колдовской напиток остывает, в чайнике ставим кипятиться воду. Затем медленно, буквально по каплям, начинаем лить кипяток в уже остывшую смесь, чередуя добавление с помешиванием. Делаем процедуру до полного растворения корочки и всех видимых кусочков. Раствор должен быть абсолютно прозрачным, но при этом слегка вязким.
5. Берем абсолютно чистую емкость и наливаем в нее небольшое количество вещества из кастрюльки. Если баночка или кружечка окажутся запачканными — раствор станет кристаллизоваться не тогда, когда вам захочется, а пока будет охлаждаться. Ставим в холодильник и охлаждаем до комнатной температуры. Нужно понимать, что у нас получился перенасыщенный раствор, так что теперь температура процесса кристаллизации ниже, чем обычно.

Прикоснитесь к охлажденному вареву зубочисткой, опущенной острием в поваренную соль. Если все сделано правильно, раствор начнет затвердевать, образуя рисунок из кристаллов, похожих на льдинки, каждый раз новый и неповторимый. При этом высвобождается большое количество энергии, которую вы прочувствуете как волну тепла.

После образования горячего льда его можно использовать для повтора опыта. Просто поставьте емкость на водяную баню и начинайте помешивать ложечкой. Увидели, что корочка из кристаллов образовалась? Повторяем пункты 4-6 и наслаждаемся результатом снова и снова.

Почему не получился эксперимент? Работа над ошибками

Вариантов, почему не получился опыт, не так и много, но рассмотрим их все:

1. При реагировании соды с уксусом какой-то реагент оказался в избытке и повлиял на дальнейшее приготовление перенасыщенного раствора. В следующий раз внимательно следите за количеством веществ при приготовлении или просто купите натриевую соль уксусной кислоты в уже готовом виде.
2. Емкость, в которой охлаждали приготовленный раствор, оказалась загрязненной.
3. Слишком поздно была снята кастрюлька с огня, или не до конца растворили образовавшуюся корочку.

Где используют эту реакцию?

Сам опыт «Горячий лед» имеет и практическое применение, в химических грелках и обогревателях используется именно перенасыщенный раствор, который даже при комнатной температуре, как вы сами видели, не переходит в твердую фазу.

Только в грелках вы воздействуете на раствор не зубочисткой, а специальным диском (чаще всего металлическим). В процессе перехода перенасыщенного раствора в твердую фазу выделяется от 264 до 289 кДж/кг. Так у вас образовывался «горячий» лед, а грелка действует на тело выделяемым теплом, при этом ожег исключен, так как выделяемой температуры недостаточно.

Кстати, как источник тепла, перенасыщенный раствор ацетата натрия используют и в некоторых моделях скафандров. «Горячий лед» рулит.

Источник

Как сделать сухой лёд из соды — проводим опыт

Сухой лёд, или, говоря научным языком, твердая двуокись углерода, применяется для охлаждения продуктов и газирования напитков, организации шоу-спецэффектов, проведения фокусов вроде создания туманных пузырей.

Пусть вас не пугает мудрёное название: на деле техника приготовления совсем не сложна, и её стоит освоить хотя бы на тот случай, если по какой-то причине придется временно обходиться без холодильника , например, при поломке прибора или перевозке скоропортящейся еды на большие расстояния от дома.

В чем суть опыта и что вам понадобится

Изначально сухой лед имеет газообразное состояние, его формула CO2 знакома каждому из курса химии.

В процессе эксперимента углекислый газ отвердевает, причем для этого ему не приходится превращаться в жидкость с последующим застыванием.

Чтобы произошла кристаллизация , раствор ацетата натрия подвергают нагреванию, а затем охлаждают до комнатной температуры.

Связываясь с водой, ацетат формирует кристаллогидрат, то есть 1 молекула соли объединяется с 3 молекулами воды, по достижении температурной отметки в 90 градусов он активно плавится.

Получается, что лед образуется с выделением тепла, поэтому его еще называют горячим .

Ацетат натрия, он же уксуснокислый натрий, представляет собой кристаллический порошок. Покупать этот реагент необязательно — в домашних условиях его аналог добывают самостоятельно, из пищевой соды и обыкновенного уксуса.

Творим магию

Этап 1 — добываем ацетат

Питьевая сода, официально именуемая гидрокарбонатом натрия и двууглекислым натрием, замене не подлежит.

Расчет оптимальных пропорций — дело тонкое, здесь пригодятся точные электронные весы .

Приблизительное соотношение таково:

• На 200 мл 9-процентного уксуса отмеряют 25,25 г соды;
• тому же количеству 30-процентной эссенции соответствует 87,4 г двууглекислого натрия;
• если концентрация 70 %, на 200 мл приходится около 210 г порошка.

Этап 2 — превращаем ацетат в горячий лед

• Итак, в вашем распоряжении насыщенный раствор. Прогревать его можно на плите или в микроволновой печи, разницы тут нет, важно лишь выпарить лишнюю воду .
• Действие должно тщательно контролироваться : как только начнет формироваться корка, нагрев следует прекратить.
• Оставьте состав в покое на пять минут; заметив, что корка расширяется и раствор затягивается льдом , влейте несколько капель кипятка.
• Перемешайте, добавьте еще чуть-чуть жидкости, повторяйте до полного устранения комочков и льда.
• Полученную густоватую массу надо поместить в стеклянную банку и упрятать в холодильник — пусть остывает до комнатной температуры.

В том случае, когда лед делается не из соды с уксусом, а из промышленного порошкового ацетата натрия , поступить надо следующим образом:

1. Насыпьте кристаллы в обычную воду, из расчета 5 чайных ложек без горки на 3 чайных ложки жидкости, выставьте в микроволновку на 10 секунд.
2. Добавьте еще столько же времени, проверьте реакцию — грейте до того момента, пока раствор не станет кристально прозрачным .
3. Крупицы, задержавшиеся на стенках посуды, нужно аккуратно снять, или же просто перелейте раствор в чистую тару.
4. Дальше всё как обычно — ставьте в холодильник и ждите, пока температура не опустится, как минимум, до комнатной.
5. Чтобы запустить кристаллизацию, достаточно бросить гранулу сухого ацетата .

Как видите, сделать знаменитый сухой лёд можно и без особых химических навыков.

Что-то пошло не так

• Если в охлажденном растворе ацетата замечены кристаллы или он полностью заледенел, повторите опыт с тем же составом, начиная с разогрева. Убедитесь в том, что теперь кристаллики точно не задержались на стенках посуды.
• Раствор подлежит многократному использованию, но, поскольку с каждым разом будет расти его насыщенность из-за выпаривания воды, есть вероятность преждевременной кристаллизации . Чтобы исправить неловкую ситуацию, влейте пол чайной ложки воды и проделайте все заново, начиная с нагрева.
• Бывает и так, что кристаллизация не происходит вовсе или протекает очень слабо. Корень проблемы — в недостаточном объёме ацетата: положите неполную добавочную ложечку порошка, и всё пройдет как надо.

Меры безопасности

Сухой лед не терпит небрежного обращения.

1. Прежде всего, необходимо обезопасить глаза и руки : безобидное с виду вещество способно оставлять термические ожоги на коже и поражать чувствительные слизистые оболочки, так что без защитных очков и перчаток (на худой конец, полотенца) к нему подходить не стоит.
2. В большом количестве при нахождении в закрытом пространстве лед становится особенно опасным — вдыхание грозит отравлением двуокисью углерода.
3. Его нельзя укладывать в переносной холодильник, морозилку или другую тесную емкость (при испарении происходит расширение, что приводит к разрушительным последствиям), перевозить в машине с закрытыми окнами, выбрасывать в мусорное ведро или канализацию.
4. Пищевое использование , как вы понимаете, категорически запрещено . При интоксикации (типичные симптомы — головная боль, тошнота, рвотные позывы и затруднение дыхания), необходимо срочно обратиться за врачебной помощью.

Полезное видео

Наглядное пояснение эксперимента получения сухого льда из соды и уксуса на экране.

Источник

Горячий лед

С детства всем известно, что лед холодный, а горячий лед — нонсенс. Однако, температура льда запросто может быть выше привычного 0 о С. Опыты английского учёного Перси Уильямс Бриджмена показали, что при давлении выше 20 тысяч атмосфер температура воды в твердом состоянии составила +76 о С. Для примера, температура горячей воды в кране по нормативу должна составлять +60 о С. Т.е. полученный лед был горячее горячей воды!

Конечно, подобные химические опыты провести в домашних условиях не получится, но горячий лед мы все-таки получим!

Проведение химического опыта «Горячий лед»

Реакция получения ацетата натрия называется «горячий лед». Несмотря на непонятные слова получить ацетат натрия легко и дома, ведь это не что иное, как результат реакции обычной пищевой соды и уксусной кислоты.
Для проведения опыта нам понадобятся:

• Сода (200 гр),
• Соль,
• 70% уксусная кислота (200 мл),
• Горячая кипяченая вода,
• Кастрюля и банка.

Выливаем в кастрюлю уксус и, помешивая, постепенно добавляем соду. Пойдет реакция с выделением пузырьков газа. После прекращения выделения пузырьков, ставим кастрюлю на плиту и, постоянно помешивая, выпариваем лишнюю влагу до тех пор пока на стенках кастрюли не станут появляться белые кристаллы. Таким образом мы получили перенасыщенный раствор ацетата натрия. Даем раствору остыть. Сигналом, что мы делаем все правильно, служит образование на поверхности раствора корки. Если она не появляется, придется еще продолжить выпаривание. После образования корки начинаем очень небольшими порциями подливать горячую воду, до тех пор пока раствор не станет однородным, а корка не исчезнет.

Переливаем раствор в банку и кладем на некоторое время в холодильник и охлаждаем до комнатной температуры. Затем достаем банку и добавляем щепотку соли. Раствор начинает мгновенно кристаллизоваться и становится очень похожим на лед, который совершенно нехолодный.

Источник