สารอะไรเรียกว่าน้ำแข็งร้อนและหาซื้อได้ที่บ้าน?

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 17:57

ในตัวเอง คำว่า "น้ำแข็งร้อน" แทบไม่เข้ากับหัวเราเลย ท้ายที่สุด เราเคยชินกับความจริงที่ว่าน้ำแข็ง ไม่ว่าจะเป็นก้อนเล็กๆ ในแก้วหรือภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่ในมหาสมุทร กลับกลายเป็นน้ำแข็ง และด้วยเหตุผลบางอย่างมันร้อน เรามาดูกันว่ามันคืออะไรมันเป็นอย่างไรและทำการทดลองที่บ้าน ดังนั้น - น้ำแข็งร้อน

สารที่มีชื่อนั้น

ใครๆ ก็รู้ดีว่าน้ำแข็งคือน้ำในสถานะการรวมตัวเป็นของแข็ง ซึ่งผ่านไปแล้วที่อุณหภูมิ 0 °C แต่ในขณะที่ทำการทดลองในน้ำ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Bridgman ค้นพบว่าภายใต้แรงดันสูง ตะแกรงคริสตัลถูกจัดเรียงใหม่ มันจะหนาแน่นขึ้น

ภายใต้ความกดดันที่น้อยกว่า 21,000 ชั้นบรรยากาศเล็กน้อย น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ +76 °C แล้ว และที่ 30,000 บรรยากาศ - ที่ 180 ° C! นี่มันน้ำแข็งร้อนจริงๆ คุณสามารถเผาไหม้ได้มาก แต่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแตะต้องเขาเพราะคน ๆ หนึ่งจะทนต่อแรงกดดันดังกล่าวไม่สมจริง นักฟิสิกส์กำลังศึกษาคุณสมบัติของน้ำแข็งดังกล่าวทางอ้อมเท่านั้น

จากการทดลอง ชาวอังกฤษระบุว่าน้ำแข็งมีหลายประเภท โดยน้ำแข็งที่ต่ำกว่าเกรด 1 จะเป็นน้ำแข็งที่คุ้นเคยซึ่งก่อตัวเป็นศูนย์ จากนั้นน้ำแข็งจะผ่านจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งด้วยความกดดันที่เพิ่มขึ้น ที่ 30 พันบรรยากาศ มันจะกลายเป็นเกรด VII เนื่องจากผลึกคริสตัลเปลี่ยนไป คุณสมบัติของน้ำแข็งร้อนจึงแตกต่างกัน หนักกว่าน้ำและมีความหนาแน่น 1.05 g/cm3.

อีกสารที่มีชื่อเดียวกัน

ทำการทดลอง "Hot Ice" ที่บ้านเพื่อทดสอบทฤษฎีของ Bridgman แน่นอนจะไม่ทำงาน แต่เคมีในฐานะวิทยาศาสตร์จะทำให้คุณได้รับประสบการณ์ที่แตกต่างออกไปอย่างไม่น่าตื่นเต้น

เรียกว่า "น้ำแข็งใส" โซเดียมอะซิเตทเป็นสารที่คุณต้องดำเนินการ ไม่ได้ยิน? และในครัวเรามักจะได้มันมาเมื่อเตรียมขนมอบต่าง ๆ ผสมโซดาและน้ำส้มสายชู เหลือเพียงหาวิธีทำน้ำแข็งร้อนจากโฟมนี้ คิดออก

สูตรและสมการปฏิกิริยา

โซเดียมอะซิเตท (เรียกอีกอย่างว่าเกลือโซเดียมของกรดอะซิติก) เป็นผลึกสีขาวที่มีรสเค็มเล็กน้อยและมีกลิ่นคล้ายน้ำส้มสายชู สูตรคือ CH_{3COONa ในห้องปฏิบัติการ เกลือทำจากกรดอะซิติกและคาร์บอเนต โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือโซเดียมไบคาร์บอเนต}

สำหรับผู้ที่สนใจสมการปฏิกิริยามีดังนี้

CH₃COOH + NaHCO3 _{→ CH}3_{-COON a + H} 2_{O + CO}2

นายหญิงรู้เปอร์เซ็นต์กรดอะซิติกอาจแตกต่างกัน แต่สิ่งที่คุณพบในตู้ในห้องครัวนั้นไม่แตกต่างกัน คุณแค่ต้องการโซดาในปริมาณที่ต่างกัน โดยมีสัดส่วนดังนี้

• น้ำส้มสายชู 750 กรัม 8% และโซดา 84 กรัม
• สาระสำคัญ 86 กรัม 70% และโซดา 84 กรัม
• น้ำส้มสายชู 200 กรัม 30% และโซดา 87.4 กรัม

จากปฏิกิริยา เราได้สารละลาย แต่โดยการระเหยน้ำ เราจะได้โซเดียมอะซิเตท 82 กรัม ในรูปของผลึก

เคมีเป็นศาสตร์ที่ไม่ทนต่อตัวเลือก "เทใส่ตา" หากคุณต้องการให้การทดลองทางเคมี "Hot Ice" ประสบความสำเร็จ ให้สร้างสัดส่วนของสารโดยใช้ตุ้มน้ำหนัก แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

ประสบการณ์ที่บ้าน

เนื่องจากมีการใช้กรดในระหว่างการทดลอง และการทดลอง "น้ำแข็งร้อน" ก็ต้องการความร้อนที่อุณหภูมิสูงเช่นกัน การมีอยู่ของผู้ใหญ่จึงเป็นสิ่งจำเป็น ลงเรื่องคาถากันเถอะ

ทำ "น้ำแข็งใส" ที่บ้าน

1. ในกระทะเคลือบฟันขนาดเล็ก ผสมน้ำส้มสายชูและโซดาในสัดส่วนที่ระบุข้างต้น ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของน้ำส้มสายชูที่พบในห้องครัว วางบนเตาบนกองไฟเล็ก ๆ และให้ความร้อนแก่คาถาที่เกิดขึ้นเล็กน้อย เตรียมตัวให้พร้อม จะมีโฟมจำนวนมาก แต่ทันทีที่ปฏิกิริยาผ่านไปและมีน้ำและโซเดียมอะซิเตทอยู่ในกระทะ สารละลายจะโปร่งใสโดยสมบูรณ์
2. ตรวจดูให้แน่ใจว่าสารละลายของคุณพร้อมแล้วหรือไม่โดยหยดน้ำส้มหยดหนึ่งหยด มีโฟมไหม? ดังนั้นในตอนแรกโซดาน้ำหนักผิดเราไปต่อเล็กน้อยเติมน้ำส้มสายชูจนโฟมหยุดปรากฏ ถ้ากลิ่นของน้ำส้มสายชูเข้าจมูกแรงมาก แสดงว่าเริ่มใช้กรดอะซิติกเป็นจำนวนมาก เติมโซดาเล็กน้อยลงในสารละลายจนโฟมหยุดก่อตัวในกระทะ มิฉะนั้น กลิ่นของน้ำส้มสายชูจากอพาร์ตเมนต์จะใช้เวลานานในการกัดเซาะ
3. เฉพาะเมื่อโฟมหยุดลอยขึ้น หม้อที่มีหม้อต้มสามารถจุดไฟเพื่อเอาน้ำส่วนเกินออกจากหม้อได้ อย่าลืมติดตามกันด้วยนะครับว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้าง ทันทีที่เปลือกโลกที่คล้ายกับน้ำแข็งเริ่มก่อตัวบนพื้นผิว ให้นำภาชนะออกจากไฟทันทีและปล่อยทิ้งไว้ 5 นาที
4. ในขณะที่เครื่องดื่มวิเศษกำลังเย็นตัวลง ให้ใส่น้ำในกาน้ำชาเพื่อต้ม จากนั้นค่อย ๆ หยดทีละหยดเราเริ่มเทน้ำเดือดลงในส่วนผสมที่เย็นแล้วสลับกับการกวน เราทำขั้นตอนจนกว่าเปลือกโลกและชิ้นส่วนที่มองเห็นได้ทั้งหมดจะละลายหมด สารละลายควรมีความชัดเจน แต่มีความหนืดเล็กน้อย
5. เรานำภาชนะที่สะอาดหมดจดแล้วเทสารจากกระทะลงไปเล็กน้อย ถ้าเหยือกหรือเหยือกสกปรก สารละลายจะไม่ตกผลึกเมื่อคุณต้องการ แต่ตอนนี้จะเย็นลง ใส่ในตู้เย็นและเย็นถึงอุณหภูมิห้อง เราต้องเข้าใจว่าเรามีสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด ดังนั้นตอนนี้อุณหภูมิของกระบวนการตกผลึกจึงต่ำกว่าปกติ



6. ชิลล์ๆ? นี่คือช่วงเวลาแห่งความจริง ได้เวลาเริ่มความลึกลับของการก่อตัวของน้ำแข็งร้อนแล้ว!

แตะเบียร์เย็นๆด้วยไม้จิ้มฟันชี้ไปที่เกลือแกง หากทำทุกอย่างถูกต้อง สารละลายจะเริ่มแข็งตัว ก่อตัวเป็นผลึกคล้ายน้ำแข็ง ทุกครั้งที่ใหม่และไม่เหมือนใคร สิ่งนี้จะปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากที่คุณจะรู้สึกเหมือนเป็นคลื่นความร้อน

หลังจากเกิดน้ำแข็งร้อนแล้วสามารถใช้ทำการทดลองซ้ำได้ เพียงแค่ใส่ภาชนะในอ่างน้ำแล้วเริ่มกวนด้วยช้อน คุณเห็นไหมว่าเปลือกของผลึกก่อตัวขึ้น? ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4-6 และเพลิดเพลินกับผลลัพธ์ครั้งแล้วครั้งเล่า

ทำไมการทดลองจึงล้มเหลว การแก้ไขปัญหา

มีตัวเลือกไม่มากนักว่าทำไมประสบการณ์ใช้งานไม่ได้ผล แต่เราจะพิจารณาทั้งหมด:

1. เมื่อโซดาทำปฏิกิริยากับน้ำส้มสายชู สารทำปฏิกิริยาบางชนิดมีปริมาณมากเกินไปและส่งผลต่อการเตรียมสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดเพิ่มเติม ครั้งต่อไป โปรดจับตาดูปริมาณของสารในการเตรียมอย่างใกล้ชิด หรือเพียงแค่ซื้อเกลือโซเดียมของกรดอะซิติกในรูปแบบสำเร็จรูป
2. ภาชนะที่สารละลายที่เตรียมไว้ถูกทำให้เย็นลงกลายเป็นสิ่งปนเปื้อน
3. กระทะถูกยกออกจากความร้อนช้าเกินไป หรือเปลือกที่เป็นผลลัพธ์ไม่ละลายจนหมด

ปฏิกิริยานี้ใช้ที่ไหน

ประสบการณ์ "น้ำแข็งร้อน" เองก็มีการใช้งานจริงเช่นกัน เป็นสารละลายอิ่มตัวยวดยิ่งที่ใช้ในแผ่นทำความร้อนที่เป็นสารเคมีและเครื่องทำความร้อน ซึ่งอย่างที่คุณเห็นเองว่าไม่เข้าสู่สถานะของแข็ง

ในแผ่นทำความร้อนเท่านั้นที่คุณใช้การแก้ปัญหาไม่ใช่ด้วยไม้จิ้มฟัน แต่ด้วยพิเศษดิสก์ (ส่วนใหญ่มักเป็นโลหะ) ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดไปเป็นเฟสของแข็ง จาก 264 เป็น 289 kJ/kg จะถูกปล่อยออกมา ดังนั้นคุณจึงเกิดน้ำแข็ง "ร้อน" และแผ่นความร้อนจะทำหน้าที่กับร่างกายด้วยความร้อนที่สร้างขึ้น ในขณะที่ไม่รวมการเผาไหม้ เนื่องจากอุณหภูมิที่สร้างขึ้นไม่เพียงพอ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นแหล่งความร้อน สารละลายโซเดียมอะซิเตทที่อิ่มตัวยิ่งยวดก็ถูกใช้ในชุดอวกาศบางรุ่นด้วย กฎ "น้ำแข็งร้อน"