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.
Вам будет интересно:Фолиант – это... Значение и этимология слова
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/см3.
Еще одно вещество с таким названием
Вам будет интересно:Плотность ортофосфорной кислоты и ее другие физические и химические свойства
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:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H2O + CO2
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.
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:
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.
