في حد ذاته ، لا يلائم تعبير "الجليد الساخن" رؤوسنا. بعد كل شيء ، نحن معتادون على حقيقة أن الجليد ، بغض النظر عما إذا كان مكعبًا صغيرًا في كوب أو جبل جليدي ضخم في المحيط ، يكون جليديًا. ولسبب ما يكون الجو حارا. دعنا نتعرف على نوع المادة وكيف يتم إجراء تجربة في المنزل. لذلك - الجليد الساخن.
مادة بهذا الاسم
يعلم الجميع جيدًا أن الثلج هو ماء في حالة صلبة من التجمع ، يمر فيه بالفعل عند 0 درجة مئوية. ولكن أثناء إجراء تجارب على الماء ، اكتشف الفيزيائي الإنجليزي بريدجمان أنه تحت الضغط العالي ، يتم إعادة ترتيب الشبكة البلورية ، وتصبح أكثر كثافة.
تحت ضغط أقل بقليل من 21000 من الغلاف الجوي ، يصبح الماء جليديًا بالفعل عند درجة حرارة +76 درجة مئوية. وعند 30 ألف جو - عند 180 درجة مئوية! هذا حقا جليد ساخن. يمكنك أن تحترق كثيرا. لكن من المستحيل لمسه ، لأنه من غير الواقعي أن يتحمل الشخص مثل هذا الضغط. يدرس الفيزيائيون خصائص هذا الجليدفقط بشكل غير مباشر.
بفضل التجارب ، قرر الإنجليزي أن هناك عدة أنواع من الجليد ، حيث تحت الدرجة الأولى يتشكل الجليد المألوف عند الصفر ، وبعد ذلك ، مع الضغط المتزايد ، ينتقل من درجة إلى أخرى. عند 30 ألف الغلاف الجوي ، تصبح الدرجة السابعة. منذ تغير الشبكة البلورية ، تختلف خصائص الجليد الساخن. إنه أثقل من الماء وبكثافة 1.05 جم / سم3.
مادة أخرى بنفس الاسم
إجراء تجربة "Hot Ice" في المنزل لاختبار نظرية Bridgman ، بالطبع ، لن ينجح. لكن الكيمياء كعلم تقدم لك تجربة مختلفة ، لا تقل إثارة.
يطلق عليه "الجليد الساخن". أسيتات الصوديوم هي المادة التي ستحتاجها لتحملها. لم أسمع؟ وفي المطبخ ، غالبًا ما نحصل عليها عند تحضير العديد من المعجنات وخلط الصودا والخل. يبقى فقط لمعرفة كيفية صنع الثلج الساخن من هذه الرغوة. دعونا نفهم الأمر
معادلة الصيغة والتفاعل
أسيتات الصوديوم (وتسمى أيضًا ملح الصوديوم لحمض الخليك) عبارة عن بلورات بيضاء ذات طعم مالح قليلًا ورائحة تشبه الخل. صيغتها هي CH3COONa. في المختبر ، يتكون الملح من حامض الخليك والكربونات ، هيدروكسيد الصوديوم ، أو بيكربونات الصوديوم.
بالنسبة للمهتمين تكون معادلة التفاعل كالتالي:
CH3COOH + NaHCO3→ CH3-COON a + H2O + CO2
عشيقات يعرفن تلك النسبةقد يكون حمض الخليك مختلفًا. لكن لا يوجد فرق بين ما تجده في الخزانة في المطبخ ، فأنت تحتاج فقط إلى كمية مختلفة من الصودا. النسب كالتالي:
- 750 جرام خل 8٪ و 84 جرام صودا
- 86 جرام من الجوهر 70٪ و 84 جرامًا من الصودا ؛
- 200 جرام خل 30٪ و 87.4 جرام صودا.
نتيجة التفاعل نحصل على محلول ، لكن بتبخير الماء نحصل على 82 جم من أسيتات الصوديوم على شكل بلورات.
الكيمياء علم لا يتسامح مع خيار "صب على العين". إذا كنت تريد أن تنجح التجربة الكيميائية "Hot Ice" ، فشكل نسبة من المواد باستخدام الأوزان. الأكثر دقة هي الإلكترونية.
تجربة في المنزل
نظرًا لاستخدام الحمض أثناء التجربة ، تتطلب تجربة "الجليد الساخن" أيضًا التسخين إلى درجات حرارة عالية ، فإن وجود البالغين أمر إلزامي. لذا ، دعنا ننتقل إلى السحر.
طهي "الثلج الساخن" في المنزل.
- في قدر صغير من المينا ، يُمزج الخل والصودا بالنسب المذكورة أعلاه ، اعتمادًا على نسبة الخل الموجودة في المطبخ. ضعه على الموقد ، على نار صغيرة وقم بتسخين الشراب الناتج عن السحر قليلاً. استعد ، سيكون هناك الكثير من الرغوة ، ولكن بمجرد مرور التفاعل ووجود ماء وخلات الصوديوم في المقلاة ، سيصبح المحلول شفافًا تمامًا.
- تأكد من التحقق مما إذا كان المحلول جاهزًا عن طريق إسقاط قطرة من الخل. هل حصلت على رغوة؟ لذلك ، تم أخذ الوزن الخاطئ للصودا في البداية ، نواصل قليلاًأضف الخل حتى تتوقف الرغوة عن الظهور. حسنًا ، إذا ضربت رائحة الخل الأنف بشدة ، فهذا يعني أنه تم تناول الكثير من حمض الأسيتيك في البداية. أضف القليل من الصودا إلى المحلول حتى تتوقف الرغوة عن التكون في القدر ، وإلا فإن رائحة الخل من الشقة ستستغرق وقتاً طويلاً حتى تتآكل.
- فقط عندما تتوقف الرغوة عن الارتفاع ، يمكن إشعال القدر مع المشروب لإزالة الماء الزائد منه. لا تنسى متابعة ما يجري. بمجرد أن تبدأ قشرة تشبه الجليد في التكون على السطح ، قم بإزالة الوعاء من النار فورًا واتركه بمفرده لمدة 5 دقائق.
- بينما يبرد المشروب السحري ، ضع الماء في إبريق الشاي ليغلي. ثم نبدأ ببطء ، قطرة قطرة حرفيًا ، نبدأ في سكب الماء المغلي في الخليط المبرد بالفعل ، بالتناوب مع الإضافة مع التحريك. نقوم بهذا الإجراء حتى تذوب القشرة وجميع القطع المرئية تمامًا. يجب أن يكون المحلول صافياً تماماً ولكن لزج قليلاً.
- نأخذ وعاءً نظيفًا تمامًا ونسكب فيه كمية صغيرة من المادة من القدر. إذا اتضح أن الإناء أو الكوب متسخ ، فلن يتبلور المحلول عندما تريد ، ولكن في الوقت الحالي سيتم تبريده. ضعيها في الثلاجة واتركيها تبرد حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة. نحتاج أن نفهم أن لدينا محلول مفرط التشبع ، لذا فإن درجة حرارة عملية التبلور الآن أقل من المعتاد.
- بارد؟ ها هي لحظة الحقيقة. حان الوقت لبدء لغز تكوين الجليد الساخن!
المس المشروب المبرد بعود أسناننقطة في ملح الطعام. إذا تم كل شيء بشكل صحيح ، سيبدأ المحلول في التصلب ، مكونًا نمطًا من البلورات الشبيهة بالجليد ، في كل مرة جديدة وفريدة من نوعها. هذا يطلق كمية كبيرة من الطاقة التي ستشعر بها كموجة من الحرارة.
بعد تكوين الثلج الساخن ، يمكن استخدامه لتكرار التجربة. فقط ضع الوعاء في حمام مائي وابدأ في التقليب بملعقة. هل رأيت أن قشرة بلورات تكونت؟ كرر الخطوات من 4 إلى 6 واستمتع بالنتيجة مرارًا وتكرارًا.
لماذا فشلت التجربة؟ استكشاف الأخطاء وإصلاحها
لا توجد خيارات كثيرة لعدم نجاح التجربة ، لكننا سننظر فيها جميعًا:
- عندما تفاعلت الصودا مع الخل ، تبين أن بعض الكواشف تكون زائدة وأثرت على التحضير الإضافي لمحلول مفرط التشبع. في المرة القادمة ، راقب عن كثب كمية المواد في التحضير ، أو فقط قم بشراء ملح الصوديوم لحمض الخليك في صورة جاهزة.
- تبين أن الحاوية التي تم فيها تبريد المحلول المحضر ملوثة.
- تمت إزالة القدر من الحرارة بعد فوات الأوان ، أو لم تذوب القشرة الناتجة تمامًا.
أين يتم استخدام هذا التفاعل؟
تجربة "Hot Ice" نفسها لها أيضًا تطبيقات عملية ، فهي عبارة عن محلول مفرط التشبع يستخدم في وسادات التسخين الكيميائية والسخانات ، والتي ، كما رأيت بنفسك ، لا تدخل في مرحلة صلبة.
فقط في وسادات التسخين ، أنت تعمل على المحلول ليس باستخدام المسواك ، ولكن باستخدام خاصالقرص (غالبًا معدن). أثناء انتقال محلول مفرط التشبع إلى الطور الصلب ، يتم إطلاق من 264 إلى 289 كيلو جول / كجم. لذلك قمت بتكوين ثلج "ساخن" ، وتعمل وسادة التسخين على الجسم مع الحرارة المتولدة ، بينما يتم استبعاد الحرق ، لأن درجة الحرارة المتولدة لا تكفي.
بالمناسبة ، كمصدر للحرارة ، يتم أيضًا استخدام محلول مفرط التشبع من أسيتات الصوديوم في بعض نماذج بدلات الفضاء. قواعد "الجليد الساخن".
