Sirke ve kabartma tozu ile sıcak buz nasıl yapılır?

Bilimin ve özellikle kimyanın en önemli yönlerinin birçoğunu açıklamaya hizmet eden çok sayıda ev deneyi vardır. Bu deneylerden biri, sulu bir sodyum asetat çözeltisinin hızlı ve ekzotermik kristalleşmesinden oluşan sıcak buz deneyidir. Daha sonra, sirke ve sodyum bikarbonattan sodyum asetat sentezini gerçekleştirmek için gerekli olan her şeyi gösteriyoruz ve ayrıca bu organik tuzun kristalleştiğinde ekzotermik reaksiyonların gücünü gösteren aşırı doymuş bir solüsyonu hazırlayacağız.

sıcak buz nedir

Adından da anlaşılacağı gibi, sıcak buz aslında buz değildir. Buzun, suyun katı halde bilindiği ortak addan başka bir şey olmadığını hatırlayalım. Sıcaklık ve basınç ortam koşullarında, su sıvı haldedir ve erime noktası 0 °C’dir. 1 atmosferlik standart ortam basıncında, sağladığımız ek ısı buzu ısıtmak yerine eritmek için harcanacağından, buzu erime noktasının ötesinde ısıtmak mümkün değildir. Bu nedenle, ortam basıncında ve oda sıcaklığında veya daha kötüsü daha yüksek bir sıcaklıkta gerçek buz (katı su) yapma fikri termodinamik yasalarına aykırıdır. Başka bir deyişle, imkansızdır.

Sıcak buz aslında sodyum asetat adı verilen kimyasal bir bileşiktir . Bu bileşik, mutfakta kullandığımız sirkenin içerdiği asetik asidin eşlenik bazına karşılık gelen asetat iyonları ile sodyum iyonlarının oluşturduğu organik bir tuzdur. Asetik asit, karboksilik asitler ailesine ait bir organik asittir ve bu ailenin en basit ikinci üyesidir. Bu nedenle tuzlarına organik tuzlar denir.

Sodyum asetat formülü farklı şekillerde yazılabilir. Kimyasal formülü _{NaC2H3O2’dir .} _ _{_} _ _{Yarı genleşmiş formda CH3COONa} yazılır ve asetat iyonu bazen Ac- ^olarak kısaltılır , bu nedenle sodyum asetat NaAc olarak temsil edilir. Bu bileşiğin kimyasal yapısı şöyledir:

Yapısı bu olmasına rağmen _{, sodyum asetat sulu çözeltiden NaC2H302}  · 3H20 _formülüne sahip _trihidratlı tuz formunda kristalleşir .

sodyum asetat sentez reaksiyonu

Tuzlar farklı şekillerde ve farklı kimyasal reaktiflerden sentezlenebilir. Bunu yapmanın en kolay yollarından biri, bir asit ile uygun anyonu (bu durumda asetik asit) ve uygun katyonu içeren bir baz arasındaki nötralizasyon reaksiyonudur. Asetik asit, kolayca bulunabilen ve kullanımı güvenli olan zayıf bir asittir. Baz olarak, sodyum asetat için çalışacak birkaç seçenek vardır, ancak en uygun ikisi sodyum hidroksit (kostik soda) ve sodyum bikarbonattır .

Birinci baz olan sodyum hidroksit, hızlı sentez için iyi bir seçimdir, çünkü sodyum asetat oluşturmak için asetik asit ile hızla reaksiyona giren güçlü bir bazdır ve reaksiyonun yan ürünü zaten zaten mevcut olan sudur.

Bu durumda, kimyasal reaksiyon şöyle olacaktır:

Ancak bu reaksiyonun iki önemli sorunu vardır. İlk olarak, sodyum hidroksit kolayca bulunabilmesine rağmen, çoğu kostik fırın temizleyicisinin ve yağ sökücünün ana bileşeni olduğu için, büyük dikkatle kullanılması gereken oldukça tehlikeli bir maddedir.

İkinci olarak, çözeltiye eklenen sodyum hidroksit miktarlarını dikkatli bir şekilde ölçmek gerekir ve tüm asetik asidin ne zaman nötralize edildiğini belirtmek için turnusol kağıdı veya benzeri bir şey kullanılarak pH kontrol edilmelidir, çünkü fazla eklenirse bu temelde, tuz solüsyonu güçlü bir şekilde alkali olabilir ve kullanımı tehlikeli olabilir.

Sodyum hidroksitin en fazla faydasını sağlayan, ancak dezavantajlarının hiçbirini içermeyen daha uygun ve çok daha güvenli bir alternatif kabartma tozudur. Bu tuz, karbonik asidin eşlenik bazının sodyum tuzuna karşılık gelir. Hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona girebilen ve asetik asidi nötralize ederek sodyum asetat ve karbonik asit oluşturabilen amfoterik bir bileşiktir. İkincisi, oluşan sodyum asetatı kirleterek müdahale edebilir, ancak hızla, çıplak gözle görülebilen bir köpürme şeklinde hızla kaçan su ve gaz halindeki karbondioksit üreterek ayrışır.

Sodyum bikarbonat kullanılarak sodyum asetat için sentez reaksiyonu şöyledir:

Bu, mevcut sodyum asetat sentezinde kullanacağımız reaksiyondur.

Beyaz sirke, genellikle kütlece %3 ila %5 arasında asit içeren saflaştırılmış sulu bir asetik asit çözeltisidir. Saf suya çok yakın bir yoğunlukla bu, 1 L sirkenin yaklaşık 30 ila 50 g asetik asit içerdiği anlamına gelir. Bu, stokiyometrik oranlarda reaksiyona girmeleri için bir litre sirkenin yaklaşık 42 g ila 70 g sodyum bikarbonat gerektirdiği anlamına gelir. Maksimum oranda bulunursa, yaklaşık 113 g trihidratlı sodyum asetat oluşur.

Evde sıcak buz hazırlama prosedürü

reaktifler

• 1 L Beyaz sirke (asetik asit yaklaşık %5)
• 100 gr kabartma tozu

materyaller ve ekipman

• Isıtmak için soba.
• En az 1,5 L kapasiteli beher. Eğer yoksa, camdan ve nihayetinde metalden yapılmış bir tencere veya tava ile değiştirebilirsiniz.
• 200 ila 250 mL kapasiteli cam kap. Kap çok temiz olmalı ve çizilmemelidir.
• Mutfak terazisi, tercihen dijital.

Aşırı doymuş sodyum asetat çözeltisinin hazırlanması

Sodyum asetatı sentezlemek için şu adımları izleyin:

1. Kabartma tozunu bir terazide tartın ve bir kenara koyun.
2. Sirkeyi behere ekleyin ve bir sonraki porsiyonu eklemeden önce köpürme durana kadar bir kaşıkla karıştırarak kabartma tozunu küçük porsiyonlar halinde çözeltiye yavaşça ekleyin. Bu, çok fazla karbon dioksit oluşmasını ve beherin kenarlarından taşmasını önlemek içindir. Bu noktada sodyum asetat zaten oluşmuştur.
3. Çözeltiyi orta ateşte kaynatın ve suyu buharlaştırmak için ısıtmaya devam edin ve kabın kenarlarında sodyum asetat kristalleri görünene kadar hacmi azaltın. Bu noktada hacim yaklaşık 100-150 mL olmalıdır.
4. Bu noktada az miktarda su ekleyin (yaklaşık 5 mL yeterli olmalıdır) ve oluşan tüm katılar tamamen eriyene kadar ısıtmaya devam edin.
5. Sıcak solüsyonu dikkatlice ikinci cam kaba aktarın. Transfer sırasında herhangi bir kristal oluşursa, kabı kaynayan su banyosunda çözünene kadar ısıtın. Kristaller devam ederse, tekrar az miktarda su ekleyin ve biraz daha ısıtın. Bir sonraki adıma kadar bu çözeltide tek bir kristalin olmaması çok önemlidir.
6. Çözelti içeren kabı plastik ambalajla örtün ve kaba çarpmaktan veya sertçe tutmaktan kaçınarak buzdolabına yerleştirin.

sıcak buz deneyleri

Bu şekilde elde edilen soğuk çözelti, aşırı doymuş bir sodyum asetat çözeltisidir ve herhangi bir müdahaleden sonra hızla kristalleşerek buza benzeyen sıcak bir kristal bloğu oluşturur.

• Bu çözümü farklı şekillerde deneyebilirsiniz. Yüzeye küçük kristaller eklemeyi deneyin ve bunların nasıl her yöne doğru büyüyerek güzel iğneler oluşturduğunu göreceksiniz.
• Ayrıca, hangisinin daha hızlı büyüdüğünü görmek için küçük bir miktar solüsyonu bir Petri kabına ve başka bir sığ cam kaba ve iki uçtaki tohum kristallerine aktarabilirsiniz.
• Son olarak, birçok kişi solüsyonu bir yüzeydeki küçük bir avuç kristalin üzerine yavaşça dökmekten keyif alır. Çözelti düştükçe, dikey bir sodyum asetat dikiti oluşturarak kristalleşir.

Sıcak buz deneyinin açıklaması

Sodyum asetatın hızlı kristalleşmesi, hazırlanan soğuk solüsyonun aşırı doymuş bir tuz solüsyonu olmasından kaynaklanmaktadır. Bu, suyun o sıcaklıkta çözebileceğinden daha fazla çözünmüş sodyum asetat içerdiği anlamına gelir. Bu, çözeltinin, ilk kristallerin oluşumunu oluşturan herhangi bir rahatsızlıkla veya yeni kristallerin oluşumu için çekirdek görevi gören bazı kristallerin eklenmesiyle kolayca çökebilen yarı kararlı bir durumda olduğu anlamına gelir.

Bu rahatsızlık, yüzeye küçük bir kristal tohumlamaktan, çözeltiye parmakla dokunmaktan veya kabın yüzeyini metal bir aletle çizmekten oluşabilir. Bazen sadece kaba vurmak kristalleşmeyi tetiklemek için yeterlidir.

Kristalleşme süreci, tüm çözelti boyunca hızla yayılacaktır. Isı, kristalleşmenin kimyasal reaksiyonunun ekzotermik olmasından, yani ısı yaymasından kaynaklanır.

Güvenlik önlemleri

Neyse ki, bu deneyde kullanılan kimyasal reaktiflerin hiçbiri herhangi bir şekilde toksik veya tehlikeli değildir. Sodyum asetat da tehlikeli bir bileşik değildir. Aslında gıda endüstrisinde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, deney, önemli bir yanma tehlikesi oluşturan sıcak çözeltinin kaynatılması ve işlenmesi için bir çözeltinin ısıtılmasını gerektirir. Bu deney yetişkin gözetimi olmadan ve elleri ısıdan korumak için termal eldiven kullanılmadan yapılmamalıdır.

Referanslar

Amokimyasallar. (son). Kostik soda: nedir, özellikleri ve önlemleri . amochemicals.com. https://www.amoquimicos.com/caracteristicas-de-la-soda-caustica

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ve Herranz, ZR (2020). Kimya (10. ^baskı ). McGraw-Hill Eğitimi.

Deneyimler. (2017, 7 Şubat). Anında sıcak buz . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=ujuwKEZevfY

Laboratuvar İndirimcisi. (2021). sodyum asetat laboratoriumdiscounter.nl. https://www.laboratoriumdiscounter.nl/en/chemicals/az/n/sodic-acetate/

Editoryal CuídatePlus. (2020, 27 Ağustos). bikarbonat _ Kendine iyi bak Plus. https://cuidateplus.marca.com/alimentacion/diccionario/bicarbonato.html

Seara, B. (2017, 7 Şubat). Anında Sıcak Buz – harika deneyler . deneyim Bilimi. https://www.experciencia.com/hielo-caliente/