Разрушая оксюмороны

Разрушая оксюмороны

// Ацетат натрия: делаем горячий лёд в домашних условиях
Авторы: Владимир Берлизев, Анастасия Журба, Андрей Штанюк (Школьная лига РОСНАНО)

Традиционно в учебниках русского языка словосочетание «горячий лёд» используется как яркий пример оксюморона — соединения слов с противоположным значением, сочетания несочетаемого.

Долгое время физики были уверены: вода в твёрдом состоянии не может существовать при температуре выше 0 °C. Исследования американского учёного Перси Бриджмена доказали, что это не так. Под высоким давлением вода переходит в твёрдое состояние и остаётся в нём при температуре значительно выше 0 °C. В дальнейшем учёный выяснил, что существует несколько сортов такого льда. «Лёд № 5», о котором Бриджмен писал изначально, образуется под гигантским давлением в 20 600 атмосфер и остаётся твёрдым даже при температуре свыше 70 °C.  Получить его можно посредством мощного пресса и только в толстостенном сосуде из стали. Увидеть или потрогать нельзя.

Однако это не мешает наглядно доказать авторам упомянутых учебников, что они ошибаются: никакого оксюморона — скульптуры из горячего льда можно легко создать в домашних условиях. Правда, речь пойдёт не об обычном льде, ибо кристаллы и сосульки мы будем получать не из воды, а из другого вещества.

Материалы

Ацетат в домашних условиях: Насыпьте шесть ложек пищевой соды в кастрюлю, добавьте два литра 5-процентного уксуса (вливать его надо медленно, часто помешивая). Как только смесь прекратит на вас шипеть, это будет означать, что реакция закончилась и перед вами разбавленный раствор ацетата натрия. Кипятите его до тех пор, пока не испарится не меньше 90 % воды. Когда раствор остынет, на внутренней стенке кастрюли образуются кристаллы ацетата натрия. Аккуратно соберите их чайной ложкой, не смешивая с раствором. 

  • Ацетат натрия (продаётся в хозяйственных магазинах, можно заказать через интернет). Если купить готовый ацетат не удаётся, то его несложно сделать в домашних условиях.
  • Вода.
  • Кастрюля.
  • Чистый флакон.
  • Холодильник.
  • Защитные очки.
  • Подготовленная поверхность для будущих ледяных скульптур (подойдёт обычный стол).

Последовательность действий

1. Засыпьте в пустую кастрюлю ацетат натрия. Обычно он продаётся в виде порошка, но может встречаться и в состоянии желе. Для первого опыта достаточно одного стакана вещества. Оставьте немного ацетата про запас, чтобы после использовать его как затравочный кристалл.

Фото: Анастасия Журба

 

2. Залейте ацетат водой, но не переусердствуйте! Эксперимент будет успешным, если вода перенасытится ацетатом натрия. Чем гуще раствор, тем лучше кристаллы.

Фото: Анастасия Журба

3. Доведите раствор до состояния, близкого к кипению.

Фото: Shutterstock

4. Помешивайте содержимое кастрюли, растворяя тем самым кристаллы натрия. Как только наступит насыщение, раствор загустеет настолько, что кристаллы перестанут растворяться — на дне кастрюли появится осадок.

Фото: Shutterstock

5. Перелейте раствор во флакон и остудите до комнатной температуры.

Фото: Shutterstock

6. Выливайте остывший до комнатной температуры раствор на подготовленную поверхность, создавая холмы, скалы и горы из моментально застывающего ацетата. Форма «ледяных» конструкций зависит исключительно от вашей сноровки.

Фото: Анастасия Журба

Почему так происходит?

Ацетат натрия (CH3COONa * 3H2O) образует кристаллогидрат с тремя молекулами воды. Если его осторожно нагревать, он начинает плавиться. Но это плавление не совсем обычное: соль растворяется в собственной гидратной воде.

Когда ацетат остывает до комнатной температуры, растворимость соли значительно понижается, но кристаллизация происходит не сразу — сначала образуется пересыщенный раствор. В закрытой колбе он может храниться дни, недели и даже месяцы. Но стоит внести затравку — маленький кристаллик ацетата натрия (или, скажем, пылинку, которая найдётся даже на самом чистом столе), — как сразу же происходит кристаллизация. 

Опыт можно модифицировать, добавив кристаллы, оставленные для затравки, прямо в колбу. Раствор за несколько секунд затвердеет, а плёнка образует на стенках колбы подобие морозных узоров. Если перевернуть сосуд вверх дном, из него не вытечет ни капли.

За счёт тепла, выделяющегося в процессе кристаллизации, колба нагревается. Это явление используют в солевых грелках.

Для повторного использования раствор достаточно снова вскипятить и остудить. 

 

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №3 (17) за март 2016 г.

Теги: