Em si, a expressão "gelo quente" dificilmente cabe na nossa cabeça. Afinal, estamos acostumados ao fato de que o gelo, não importa se é um pequeno cubo em um copo ou um enorme iceberg no oceano, é gelado. E por algum motivo está quente. Vamos descobrir que tipo de substância é, como fica e realizar um experimento em casa. Então - gelo quente.
Uma substância com esse nome
Todos sabem perfeitamente que o gelo é água em estado sólido de agregação, na qual passa já a 0 °C. Mas, ao realizar experimentos com água, o físico inglês Bridgman descobriu que sob alta pressão, a rede cristalina se reorganiza, tornando-se mais densa.
Sob uma pressão ligeiramente inferior a 21.000 atmosferas, a água torna-se gelo já a uma temperatura de +76 °C. E a 30 mil atmosferas - a 180 ° C! Este é realmente gelo quente. Você pode se queimar muito. Mas é impossível tocá-lo, porque não é realista que uma pessoa suporte tal pressão. Os físicos estão estudando as propriedades desse geloapenas indiretamente.
Graças a experimentos, o inglês determinou que existem vários tipos de gelo, onde sob o grau I está o gelo familiar formado em zero, e então, com o aumento da pressão, passa de um grau para outro. A 30 mil atmosferas, torna-se grau VII. Como a rede cristalina muda, as propriedades do gelo quente são diferentes. É mais pesado que a água e tem uma densidade de 1,05 g/cm3.
Outra substância com o mesmo nome
Fazer o experimento "Hot Ice" em casa para testar a teoria de Bridgman, é claro, não funcionará. Mas a química como ciência oferece uma experiência diferente, não menos espetacular.
Chama-se "Gelo Quente". Acetato de sódio é a substância que você precisará para realizá-lo. Não ouvi? E na cozinha, muitas vezes conseguimos ao preparar vários doces, misturando refrigerante e vinagre. Resta apenas descobrir como fazer gelo quente com essa espuma. Vamos descobrir.
Fórmula e equação de reação
Acetato de sódio (também chamado de sal de sódio do ácido acético) são cristais brancos com sabor levemente salgado e odor que lembra vinagre. Sua fórmula é CH3COONa. No laboratório, o sal é feito de ácido acético e carbonatos, hidróxido de sódio ou bicarbonato de sódio.
Para quem estiver interessado, a equação da reação é a seguinte:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3-COON a + H 2O + CO2
As amantes sabem que a porcentagemácido acético pode ser diferente. Mas não há diferença no que você encontra no armário da cozinha, você só precisa de uma quantidade diferente de refrigerante. As proporções são as seguintes:
- 750 g de vinagre 8% e 84 gramas de refrigerante;
- 86 g de essência 70% e 84 gramas de refrigerante;
- 200 g de vinagre 30% e 87,4 g de refrigerante.
Como resultado da reação obtemos uma solução, mas evaporando a água obtemos 82 g de acetato de sódio na forma de cristais.
A química é uma ciência que não tolera a opção "derramar no olho". Se você deseja que o experimento químico "Hot Ice" seja um sucesso, faça uma proporção das substâncias usando pesos. Mais precisos são os eletrônicos.
Experiência em casa
Como o ácido é usado durante o experimento, e o experimento "Hot Ice" também requer aquecimento a altas temperaturas, a presença de adultos é obrigatória. Então, vamos à feitiçaria.
Cozinhar "Gelo Quente" em casa.
- Em uma panela pequena esm altada, misture o vinagre e o refrigerante nas proporções indicadas acima, dependendo da porcentagem de vinagre encontrada na cozinha. Coloque-o no fogão, em um pequeno fogo e aqueça um pouco a mistura de bruxaria resultante. Prepare-se, vai ter muita espuma, mas assim que a reação passar e houver água e acetato de sódio na panela, a solução ficará completamente transparente.
- Certifique-se de verificar se sua solução está pronta, pingando uma gota de vinagre. Tem espuma? Então, o peso errado do refrigerante foi tomado inicialmente, continuamos um poucoadicione vinagre até que a espuma pare de aparecer. Bem, se o cheiro de vinagre atinge o nariz com muita força, significa que muito ácido acético foi tomado inicialmente. Adicione um pouco de refrigerante à solução até que a espuma pare de se formar na panela, caso contrário, o cheiro de vinagre do apartamento levará muito tempo para corroer.
- Somente quando a espuma parar de subir, a panela com a infusão pode ser colocada no fogo para retirar o excesso de água. Não se esqueça de acompanhar o que está acontecendo. Assim que uma crosta semelhante ao gelo começar a se formar na superfície, retire imediatamente o recipiente do fogo e deixe-o em paz por 5 minutos.
- Enquanto a bebida mágica esfria, coloque água no bule para ferver. Então, lentamente, literalmente gota a gota, começamos a derramar água fervente na mistura já resfriada, alternando a adição com a agitação. Fazemos o procedimento até que a crosta e todas as peças visíveis estejam completamente dissolvidas. A solução deve ser completamente límpida, mas ligeiramente viscosa.
- Pegamos um recipiente absolutamente limpo e despejamos uma pequena quantidade da substância da panela nele. Se a jarra ou caneca estiver suja, a solução não cristalizará quando você quiser, mas por enquanto será resfriada. Coloque na geladeira e deixe esfriar em temperatura ambiente. Precisamos entender que temos uma solução supersaturada, então agora a temperatura do processo de cristalização é menor que o normal.
- Resfriada? Aqui está, o momento da verdade. É hora de começar o mistério da formação do gelo quente!
Toque a bebida gelada com um palitoponto no sal de mesa. Se tudo for feito corretamente, a solução começará a endurecer, formando um padrão de cristais semelhantes a gelo, cada vez novos e únicos. Isso libera uma grande quantidade de energia que você sentirá como uma onda de calor.
Após a formação do gelo quente, ele pode ser usado para repetir o experimento. Basta colocar o recipiente em banho-maria e começar a mexer com uma colher. Você viu que uma crosta de cristais se formou? Repita os passos 4-6 e aproveite o resultado várias vezes.
Por que o experimento falhou? Solução de problemas
Não há tantas opções para que a experiência não tenha dado certo, mas vamos considerar todas:
- Quando o refrigerante reagiu com o vinagre, algum reagente acabou por estar em excesso e afetou a preparação posterior de uma solução supersaturada. Da próxima vez, fique de olho na quantidade de substâncias na preparação, ou apenas compre o sal sódico do ácido acético na forma pronta.
- O recipiente no qual a solução preparada foi resfriada estava contaminado.
- A panela foi retirada do fogo tarde demais, ou a crosta resultante não foi completamente dissolvida.
Onde essa reação é usada?
A experiência "Hot Ice" em si também tem aplicações práticas, é uma solução supersaturada que é usada em almofadas e aquecedores químicos, que, como você mesmo viu, não entra em fase sólida.
Somente em almofadas de aquecimento você age na solução não com um palito, mas com um especialdisco (na maioria das vezes de metal). Durante a transição de uma solução supersaturada para a fase sólida, de 264 a 289 kJ/kg são liberados. Então você formou gelo "quente", e a almofada de aquecimento atua no corpo com o calor gerado, enquanto a queima é excluída, pois a temperatura gerada não é suficiente.
A propósito, como fonte de calor, uma solução supersaturada de acetato de sódio também é usada em alguns modelos de trajes espaciais. Regras do "gelo quente".
