En soi, l'expression "glace chaude" tient à peine dans nos têtes. Après tout, nous sommes habitués au fait que la glace, qu'il s'agisse d'un petit cube dans un verre ou d'un énorme iceberg dans l'océan, est glacée. Et pour une raison quelconque, il fait chaud. Voyons de quel type de substance il s'agit, comment cela se passe et menons une expérience à la maison. Donc - glace chaude.
Une substance portant ce nom
Tout le monde sait parfaitement que la glace est de l'eau à l'état solide d'agrégation, dans laquelle elle passe déjà à 0 °C. Mais, en menant des expériences sur l'eau, le physicien anglais Bridgman a découvert que sous haute pression, le réseau cristallin se réarrange, il devient plus dense.
Sous une pression d'un peu moins de 21 000 atmosphères, l'eau devient de la glace déjà à une température de +76 °C. Et à 30 mille atmosphères - à 180°C ! C'est vraiment de la glace chaude. Vous pouvez vous brûler beaucoup. Mais il est impossible de le toucher, car il est irréaliste pour une personne de résister à une telle pression. Les physiciens étudient les propriétés de cette glaceseulement indirectement.
Grâce à des expériences, l'Anglais a déterminé qu'il existe plusieurs types de glace, où sous le grade I se trouve la glace familière formée à zéro, puis, avec une pression croissante, elle passe d'un grade à l'autre. À 30 000 atmosphères, il devient le grade VII. Puisque le réseau cristallin change, les propriétés de la glace chaude sont différentes. Il est plus lourd que l'eau et a une densité de 1,05 g/cm3.
Une autre substance du même nom
Pour mener l'expérience "Hot Ice" à la maison pour tester la théorie de Bridgman, bien sûr, ne fonctionnera pas. Mais la chimie en tant que science vous offre une expérience différente, non moins spectaculaire.
Ça s'appelle "Hot Ice". L'acétate de sodium est la substance dont vous aurez besoin pour le réaliser. Je n'ai pas entendu? Et en cuisine, on l'obtient souvent lors de la préparation de diverses pâtisseries, en mélangeant du soda et du vinaigre. Il ne reste plus qu'à comprendre comment fabriquer de la glace chaude à partir de cette mousse. Essayons de comprendre.
Formule et équation de réaction
L'acétate de sodium (également appelé sel de sodium de l'acide acétique) est constitué de cristaux blancs au goût légèrement salé et à l'odeur ressemblant au vinaigre. Sa formule est CH3COONa. En laboratoire, le sel est fabriqué à partir d'acide acétique et de carbonates, d'hydroxyde de sodium ou de bicarbonate de sodium.
Pour ceux que ça intéresse, l'équation de réaction est la suivante:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
Les maîtresses savent que le pourcentagel'acide acétique peut être différent. Mais ce que vous trouvez dans l'armoire de la cuisine ne fait aucune différence, vous avez juste besoin d'une quantité différente de soda. Les proportions sont les suivantes:
- 750 g de vinaigre 8% et 84 grammes de soda;
- 86 g d'essence 70% et 84 grammes de soda;
- 200 g de vinaigre 30% et 87,4 g de soda.
À la suite de la réaction, nous obtenons une solution, mais en évaporant l'eau, nous obtenons 82 g d'acétate de sodium sous forme de cristaux.
La chimie est une science qui ne tolère pas l'option "pour les yeux". Si vous voulez que l'expérience chimique "Hot Ice" soit un succès, composez une proportion des substances à l'aide de poids. Plus précis sont électroniques.
Expérience à la maison
Étant donné que l'acide est utilisé pendant l'expérience et que l'expérience "Hot Ice" nécessite également un chauffage à haute température, la présence d'adultes est obligatoire. Alors, passons à la sorcellerie.
Cuisiner "Hot Ice" à la maison.
- Dans une petite casserole émaillée, mélanger le vinaigre et le soda dans les proportions indiquées ci-dessus, en fonction du pourcentage de vinaigre présent dans la cuisine. Mettez-le sur la cuisinière, sur un petit feu et chauffez un peu le breuvage de sorcellerie résultant. Préparez-vous, il y aura beaucoup de mousse, mais dès que la réaction passe et qu'il y a de l'eau et de l'acétate de sodium dans la casserole, la solution deviendra complètement transparente.
- Assurez-vous de vérifier si votre solution est prête en versant une goutte de vinaigre. Vous avez de la mousse ? Donc, le mauvais poids de soda a été initialement pris, on continue un peuajouter du vinaigre jusqu'à ce que la mousse cesse d'apparaître. Eh bien, si l'odeur du vinaigre frappe très fortement le nez, cela signifie que beaucoup d'acide acétique a été pris au départ. Ajoutez un peu de soda à la solution jusqu'à ce que la mousse cesse de se former dans la casserole, sinon l'odeur de vinaigre de l'appartement mettra longtemps à s'éroder.
- Ce n'est que lorsque la mousse a cessé de monter que la casserole avec l'infusion peut être mise au feu pour en éliminer l'excès d'eau. N'oubliez pas de suivre ce qui se passe. Dès qu'une croûte semblable à de la glace commence à se former à la surface, retirez immédiatement le récipient du feu et laissez-le tranquille pendant 5 minutes.
- Pendant que la boisson magique refroidit, mettez de l'eau dans la théière à ébullition. Puis lentement, littéralement goutte à goutte, nous commençons à verser de l'eau bouillante dans le mélange déjà refroidi, en alternant addition et agitation. Nous effectuons la procédure jusqu'à ce que la croûte et tous les morceaux visibles soient complètement dissous. La solution doit être complètement claire, mais légèrement visqueuse.
- Nous prenons un récipient absolument propre et y versons une petite quantité de la substance de la casserole. Si le pot ou le mug s'avère sale, la solution ne cristallisera pas quand vous le souhaiterez, mais pour l'instant elle sera refroidie. Mettre au réfrigérateur et laisser refroidir à température ambiante. Nous devons comprendre que nous avons une solution sursaturée, donc maintenant la température du processus de cristallisation est plus basse que d'habitude.
- Détendu ? Ça y est, le moment de vérité. Il est temps de commencer le mystère de la formation de glace chaude !
Touchez l'infusion réfrigérée avec un cure-dentpoint dans le sel de table. Si tout est fait correctement, la solution commencera à durcir, formant un motif de cristaux ressemblant à de la glace, à chaque fois nouveau et unique. Cela libère une grande quantité d'énergie que vous ressentirez comme une vague de chaleur.
Après la formation de glace chaude, il peut être utilisé pour répéter l'expérience. Il suffit de mettre le récipient dans un bain-marie et de commencer à remuer avec une cuillère. Avez-vous vu qu'une croûte de cristaux s'est formée ? Répétez les étapes 4 à 6 et profitez encore et encore du résultat.
Pourquoi l'expérience a-t-elle échoué ? Dépannage
Il n'y a pas tellement d'options pour lesquelles l'expérience n'a pas fonctionné, mais nous les considérerons toutes:
- Lorsque la soude a réagi avec du vinaigre, certains réactifs se sont avérés être en excès et ont affecté la préparation ultérieure d'une solution sursaturée. La prochaine fois, surveillez de près la quantité de substances dans la préparation ou achetez simplement le sel de sodium de l'acide acétique sous forme prête à l'emploi.
- Le récipient dans lequel la solution préparée a été refroidie s'est avéré contaminé.
- La casserole a été retirée du feu trop tard ou la croûte résultante n'a pas été complètement dissoute.
Où cette réaction est-elle utilisée ?
L'expérience "Hot Ice" elle-même a aussi des applications pratiques, c'est une solution sursaturée qui est utilisée dans les coussins chauffants chimiques et les radiateurs, qui, comme vous l'avez vu vous-même, ne passe pas en phase solide.
Seulement dans les coussins chauffants vous agissez sur la solution non pas avec un cure-dent, mais avec un spécialdisque (le plus souvent en métal). Lors du passage d'une solution sursaturée à la phase solide, de 264 à 289 kJ/kg sont libérés. Ainsi, vous avez formé de la glace "chaude", et le coussin chauffant agit sur le corps avec la chaleur générée, tandis que la brûlure est exclue, car la température générée n'est pas suffisante.
Soit dit en passant, comme source de chaleur, une solution sursaturée d'acétate de sodium est également utilisée dans certains modèles de combinaisons spatiales. Règles "Glace chaude".
