به خودی خود، اصطلاح "یخ داغ" به سختی در ذهن ما جا می شود. از این گذشته، ما به این واقعیت عادت کرده ایم که یخ، مهم نیست که یک مکعب کوچک در یک لیوان باشد یا یک کوه یخ بزرگ در اقیانوس، یخی است. و به دلایلی گرم است. بیایید بفهمیم که چه نوع ماده ای است، چگونه ظاهر می شود و آزمایشی را در خانه انجام دهیم. بنابراین - یخ داغ.
ماده ای با این نام
همه به خوبی می دانند که یخ آبی است در حالت تجمعی جامد که قبلاً در دمای صفر درجه سانتیگراد در آن عبور می کند. اما، در حین انجام آزمایشات روی آب، بریگمن فیزیکدان انگلیسی متوجه شد که تحت فشار بالا، شبکه کریستالی دوباره مرتب می شود و متراکم تر می شود.
تحت فشار کمی کمتر از 21000 اتمسفر، آب در دمای +76 درجه سانتیگراد به یخ تبدیل می شود. و در 30 هزار اتمسفر - در 180 درجه سانتیگراد! این واقعا یخ داغ است. ممکن است زیاد بسوزید. اما دست زدن به او غیرممکن است، زیرا تحمل چنین فشاری برای فرد غیرواقعی است. فیزیکدانان در حال بررسی خواص چنین یخی هستندفقط به طور غیر مستقیم.
به لطف آزمایشات، مرد انگلیسی تشخیص داد که چندین نوع یخ وجود دارد، که در زیر درجه I، یخ آشنا در صفر تشکیل شده است و سپس با افزایش فشار، از درجه ای به درجه دیگر منتقل می شود. در 30 هزار اتمسفر درجه VII می شود. از آنجایی که شبکه کریستالی تغییر می کند، خواص یخ داغ متفاوت است. از آب سنگین تر است و چگالی آن 1.05 گرم در سانتی متر است3.
ماده دیگری با همین نام
انجام آزمایش "یخ داغ" در خانه برای آزمایش نظریه بریگمن، البته کارساز نخواهد بود. اما شیمی به عنوان یک علم تجربه متفاوتی را به شما ارائه می‌دهد، نه کمتر دیدنی.
به آن "یخ داغ" می گویند. استات سدیم ماده ای است که برای انجام آن نیاز دارید. نشنیدی؟ و در آشپزخانه اغلب هنگام تهیه شیرینی های مختلف، مخلوط کردن نوشابه و سرکه به آن دست پیدا می کنیم. فقط باید بفهمیم که چگونه از این فوم یخ داغ درست کنیم. بیایید آن را بفهمیم.
فرمول و معادله واکنش
استات سدیم (که نمک سدیم اسید استیک نیز نامیده می شود) بلورهای سفید رنگ با طعم کمی شور و بویی شبیه سرکه است. فرمول آن CH3COONa است. در آزمایشگاه، نمک از اسید استیک و کربنات ها، هیدروکسید سدیم یا بی کربنات سدیم ساخته می شود.
برای علاقه مندان، معادله واکنش به شرح زیر است:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
معشوقه ها می دانند که درصداسید استیک ممکن است متفاوت باشد. اما چیزی که در کابینت آشپزخانه پیدا می کنید تفاوتی ندارد، فقط به مقدار متفاوتی نوشابه نیاز دارید. نسبت ها به شرح زیر است:
- 750 گرم سرکه 8٪ و 84 گرم سودا؛
- 86 گرم اسانس 70% و 84 گرم سودا؛
- 200 گرم سرکه 30% و 87.4 گرم سودا.
در نتیجه واکنش یک محلول به دست می آوریم، اما با تبخیر آب 82 گرم استات سدیم به شکل کریستال به دست می آوریم.
شیمی علمی است که تحمل گزینه «ریختن روی چشم» را ندارد. اگر می خواهید آزمایش شیمیایی "یخ داغ" موفقیت آمیز باشد، نسبتی از مواد را با استفاده از وزنه ها تشکیل دهید. دقیق تر الکترونیکی هستند.
تجربه در خانه
از آنجایی که در طول آزمایش از اسید استفاده می شود و آزمایش "یخ داغ" نیز نیاز به گرم کردن تا دمای بالا دارد، حضور بزرگسالان الزامی است. بنابراین، بیایید به جادوگری بپردازیم.
آشپزی "یخ داغ" در خانه.
- در یک قابلمه کوچک لعابی، سرکه و نوشابه را به نسبت های ذکر شده در بالا، بسته به درصد سرکه موجود در آشپزخانه، ترکیب کنید. آن را روی اجاق گاز قرار دهید، روی آتش کوچکی بگذارید و دم کرده جادوگری حاصل را کمی گرم کنید. آماده شوید، کف زیاد می شود، اما به محض اینکه واکنش از بین رفت و در ظرف آب و استات سدیم وجود داشت، محلول کاملا شفاف می شود.
- حتما با انداختن یک قطره سرکه بررسی کنید که آیا محلول شما آماده است یا خیر. فوم گرفتی؟ بنابراین، وزن اشتباه نوشابه در ابتدا گرفته شد، ما کمی ادامه می دهیمسرکه را اضافه کنید تا زمانی که کف ظاهر نشود. خوب اگر بوی سرکه خیلی شدید به بینی بخورد یعنی در ابتدا مقدار زیادی اسید استیک مصرف شده است. کمی سودا به محلول اضافه کنید تا زمانی که کف در قابلمه تشکیل نشود، در غیر این صورت بوی سرکه از آپارتمان مدت زیادی طول می کشد تا از بین برود.
- تنها زمانی که کف از بلند شدن متوقف شد، می توان قابلمه را با دم کرده روی آتش گذاشت تا آب اضافی آن خارج شود. فراموش نکنید که آنچه را که در جریان است دنبال کنید. به محض اینکه پوسته ای شبیه به یخ روی سطح ایجاد شد، بلافاصله ظرف را از روی آتش بردارید و بگذارید 5 دقیقه بماند.
- در حالی که نوشیدنی جادویی در حال خنک شدن است، آب را در قوری بریزید تا بجوشد. سپس به آرامی، به معنای واقعی کلمه قطره قطره، شروع به ریختن آب جوش در مخلوط سرد شده می کنیم و متناوب با هم زدن اضافه می کنیم. این روش را تا زمانی انجام می دهیم که پوسته و تمام قطعات قابل مشاهده کاملا حل شوند. محلول باید کاملا شفاف، اما کمی چسبناک باشد.
- یک ظرف کاملا تمیز برمی داریم و مقدار کمی از مواد را از قابلمه داخل آن می ریزیم. اگر شیشه یا لیوان کثیف شد، محلول زمانی که بخواهید کریستالیزه نمی شود، اما در حال حاضر خنک می شود. در یخچال بگذارید و تا دمای اتاق خنک شود. ما باید درک کنیم که محلول فوق اشباع داریم، بنابراین اکنون دمای فرآیند کریستالیزاسیون کمتر از حد معمول است.
- خوشحال شدی؟ اینجاست، لحظه حقیقت. زمان شروع رمز و راز تشکیل یخ داغ است!
دم نوش سرد را با خلال دندان لمس کنیدنقطه در نمک سفره اگر همه چیز به درستی انجام شود، محلول شروع به سفت شدن می کند و الگویی از کریستال های یخ مانند، هر بار جدید و منحصر به فرد را تشکیل می دهد. این مقدار زیادی انرژی آزاد می کند که به صورت موج گرما احساس خواهید کرد.
بعد از تشکیل یخ داغ می توان از آن برای تکرار آزمایش استفاده کرد. فقط ظرف را در حمام آب قرار دهید و با قاشق شروع به هم زدن کنید. آیا دیدید که پوسته ای از کریستال ها تشکیل شد؟ مراحل 4-6 را تکرار کنید و بارها و بارها از نتیجه لذت ببرید.
چرا آزمایش شکست خورد؟ عیب یابی
گزینه های زیادی وجود ندارد که چرا این تجربه به نتیجه نرسید، اما ما همه آنها را در نظر خواهیم گرفت:
- هنگامی که سودا با سرکه واکنش نشان داد، مقداری معرف بیش از حد بود و بر آماده سازی بیشتر محلول فوق اشباع تأثیر می گذاشت. دفعه بعد، مقدار مواد موجود در آماده سازی را به دقت زیر نظر داشته باشید، یا فقط نمک سدیم اسید استیک را به صورت آماده خریداری کنید.
- ظرفی که محلول آماده شده در آن خنک شده بود آلوده است.
- قابلمه خیلی دیر از روی حرارت برداشته شد یا پوسته به دست آمده کاملاً حل نشد.
این واکنش کجا استفاده می شود؟
تجربه "یخ داغ" خود کاربردهای عملی نیز دارد، این محلول فوق اشباع است که در پدهای حرارتی و بخاری های شیمیایی استفاده می شود که همانطور که خودتان دیدید به فاز جامد نمی رود.
فقط در پدهای حرارتی روی محلول نه با خلال دندان، بلکه با یک خلال دندان خاص عمل می کنید.دیسک (اغلب فلزی). در طول انتقال یک محلول فوق اشباع به فاز جامد، از 264 به 289 کیلوژول بر کیلوگرم آزاد می شود. بنابراین شما یخ "گرم" را تشکیل دادید، و پد گرمایشی با گرمای تولید شده روی بدن عمل می کند، در حالی که سوختگی حذف می شود، زیرا دمای تولید شده کافی نیست.
به هر حال، به عنوان منبع گرما، از محلول فوق اشباع استات سدیم نیز در برخی از مدل های لباس فضایی استفاده می شود. قوانین "یخ داغ".
