Har du noen gang prøvd en av disse gel håndvarmere som aktiveres med en enkel klikk? Bare brett litt metallfolie inni er den gjennomsiktige væsken krystalliserer synlig, blir varm om noen få øyeblikk. Dette skjer takket være en eksoterm kjemisk reaksjon som utløser størkning av løsningen natriumacetat finnes i håndvarmeren, som avgir varme. Disse gjenstandene er gjenbrukbare, bare dypp dem i kokende vann for å smelte krystallene og returnere dem til flytende tilstand, klare for et nytt «klikk».
Men hva skjer egentlig inne i den håndvarmeren? I dette eksperiment (som du finner i den vedlagte videoen) la oss finne ut av det, demontere enheten, produsere stoffet hjemme og forklare kjemien tilnatriumacetat og av overmettede løsninger.
Slik fungerer den gjenbrukbare gelhåndvarmeren: natriumacetat
Åpning av håndvarmeren avslører en væske som hovedsakelig består av natriumacetat oppløst i vann. Det er nettopp dette saltet som gjør «magien» ved umiddelbar krystallisering mulig. Det fine er at det også enkelt kan fås hjemme, med utgangspunkt i to veldig vanlige ingredienser: eddik Og natron.
Når eddiksyre (i eddik) og natron reagerer, nøytraliserer de hverandre natriumacetat, foss Og karbondioksid — det skummet ser vi under reaksjonen. Når frigjøringen av bobler er ferdig, oppvarmer du bare løsningen for å fordampe vannet og få et konsentrat som ligner mye på det som finnes i kommersielle håndvarmere.
Overmettede løsninger: vann som løser seg «mer enn mulig»
Den virkelige magien skjer imidlertid når du studerer løselighet av natriumacetat. TIL romtemperatur (omtrent 20 °C), bare 15 g acetat løses opp i 30 g vann. Men hvis ja varmer opp løsningen frem til 100°Cøker løseligheten enormt og opptil 160 g kan løses opp.
Nå, hvis denne varme løsningen er igjen kjøle uten å forstyrre henne, blir han igjen flytende selv ved romtemperatur: vannet «glemmer» at det ikke kan løse opp alt saltet. Det er en overmettet løsningen ustabil tilstand der molekyler er klare til å krystallisere når som helst, men bare venter på en «gnist».
Den gnisten kan være en liten acetatkrystalleller til og med bare en ufullkommenhet på huden: bare én kontakt og hele løsningen stivner umiddelbart og frigjør varme.
Hvorfor gel-håndvarmeren varmes opp og hvordan du returnerer den til flytende tilstand
I løpet av krystalliseringgår natriumacetatmolekyler fra en fri, bevegelig (flytende) tilstand til en ryddig og fikset (fast). Ved å miste kinetisk energi frigjøres den samme energien i form av varme: dette er grunnen til at prosessen er eksoterm.
Det er det også reversible: Når håndvarmeren er størknet, kan den «regenereres» ved ganske enkelt å dyppe den i kokende vann for å løse opp krystallene igjen. Når den er avkjølt, er den klar for et nytt klikk og en ny varmeutløsning.
