ساختن یخ داغ با سرکه و جوش شیرین یک آزمایش شیمیایی جالب و ساده است که می توانید در خانه یا آزمایشگاه انجام دهید. در این آزمایش، شما با ترکیب کردن سرکه و جوش شیرین، یک ماده شیمیایی به نام سدیم استات یا یخ داغ تولید می کنید که فرایند انجماد آن بسیار سریع اتفاق می افتد. این ماده به صورت یک محلول مایع است که با کمی تحریک، به سرعت به صورت بلوری جامد می شود و گرما را آزاد می کند.
با ریختن محلول روی بشقاب، مجسمه های یخی به اشکال متفاوت در می آیند. این آزمایش نشان دهنده این است که چگونه واکنش های شیمیایی می توانند انرژی را به گرما یا سرما تبدیل کنند. با ما همراه باشید تا گام به گام این آزمایش را بررسی کنیم.
مواد مورد نیاز برای انجام آزمایش یخ داغ
- ۴ قاشق غذا خوری جوش شیرین یا همان بی کربنات سدیم
- ۱ لیتر سرکه یا همان اسید استیک
- یک ظرف یا بشقاب بزرگ
- یک قاشق چوبی یا پلاستیکی
خاصیت جوش شیرین در این آزمایش این است که در صورت واکنش با سرکه، سدیم استات و گاز دی اکسید کربن را تولید می کند. جوش شیرین یا همان بی کربنات سدیم یک ترکیب قلیایی است که با اسید استیک که در سرکه وجود دارد، واکنش نشان می دهد.
لازم به ذکر است که برای تهیه یخ داغ نباید از هر نوع سرکه ای استفاده کنید. علت حساسیت ما نسبت به نوع سرکه این که است که اغلب آن ها دارای ناخالصی هستند و مانع تشکیل بلور های یخی داغ در آزمایش می شوند.
سرکه مورد قبول در انجام این آزمایش، سرکه سفید یا اسید استیک است که ۶ درصد رقیق بوده و نسبت به سرکه های دیگر درصد خلوص بیشتری دارد و با جوش شیرین بهتر واکنش می دهد. سرکه ای که از انگور یا برنج ساخته شده باشد میزان مواد معدنی و باکتری آن بالاتر است و به همین خاطر است که می گویم ناخالصی بیشتری دارند و مناسب برای این آزمایش نیستند. بهتر است در آزمایش یخ داغ از نوعی جوش شیرین استفاده شود که بدون افزودنی باشد. جوش شیرین آلومینیومی یا آهنی با سرکه واکنش کمتری دارند و با به کار گیری آن ها ممکن است آزمایش نتیجه ندهد.
مراحل آزمایش یخ داغ
ابتدا یک ظرف یا بشقاب بزرگ را برداشته و بعد از ریختن سرکه داخل آن، جوش شیرین را به آرامی به آن اضافه کنید. همزمان با ترکیب کردن دو ماده، آن ها را خوب هم بزنید. نکته ای که در انتخاب ظرف واکنش باید توجه کرد، عدم استفاده از ظرف مسی است. بعد از این که دو ماده با هم ترکیب شدند، واکنش شیمیایی داده و سدیم استات و گاز دی اکسید کربن از آن ها خارج می شود.
در مرحله بعد، محلولی را که بدست آوردید بجوشانید تا غلظت مناسب به دست آید و حدود ۱۰۰ الی ۱۵۰ میلی لیتر از آن در ظرف باقی بماند. اما بهترین نتیجه زمانی حاصل می گردد که لایه ای نازک بر روی سطح محلول تشکیل شود. پس اگر دیدید سطح محلول درست شده با لایه ای نازک پوشیده شد بدانید که وقت این است ظرف را از روی گاز بردارید. سپس به مدت ۱۵ دقیقه در ظرف یا بشقاب بگذارید تا سرد شود. محلولی که ساخته شد سدیم استات مایع است و در حالت فوق اشباع قرار دارد. فوق اشباع یعنی مقدار بیشتری از سدیم استات در آب حل شده است که در حالت عادی همچین چیزی ممکن نیست.
بعد از گذشت ۱۵ دقیقه، محلول را به ظرف دیگری منتقل کنید. اگر محلول را به آرامی منتقل کنید، هیچ اتفاقی نمی افتد. اما اگر محلول را به سرعت یا با تکان دادن منتقل کنید، شاهد تبلور سریع سدیم استات خواهید بود. این تبلور باعث می شود که محلول به شکل یخ داغ تبدیل شود و گرما آزاد کند. شما می توانید با لمس یخ داغ، احساس گرما را تجربه کنید. حالا می توانید با استفاده از قاشق چوبی یا پلاستیکی، یخ داغ را از ظرف جدا کنید و به شکل های مختلف بچینید. مثلا می توانید یک برج یخ داغ بسازید یا یک مجسمه یخ داغ درست کنید.
اگر یخ داغ را ذوب کنید، می توانید دوباره از آن برای تشکیل بلورهای جدید استفاده کنید.با دیدن نتیجه، قطعا انجام این آزمایش برایتان بسیار لذت بخش خواهد بود.
نتیجه آزمایش یخ داغ
ماده به دست آمده سدیم استات است که به عنوان یخ داغ شناخته می شود. حالت مایع این ماده را می توان تا نقطه ذوب آن سرد کرد. با سرد کردن سدیم استات، متبلور شده و یخ داغ را به وجود می آید. برای بدست آوردن نتیجه ای درست از آزمایش، باید سرکه و جوش شیرین با سرعتی کم به هم اضافه شوند در غیر این صورت به جای یخ داغ، با آتشفشان مواجه خواهید شد.
کاربرد آزمایش یخ داغ
آزمایش یخ داغ یا همان استات سدیم، یک آزمایش شیمیایی جذاب و آموزنده است که می تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. برخی از کاربردهای یخ داغ عبارتند از:
• صنایع غذایی: یخ داغ قابلیت این را دارد که نگهدارنده مواد غذایی باشد. علاوه بر این می تواند باعث کاهش رشد باکتری ها و قارچ ها در غذا شود و طول عمر آن ها را افزایش دهد.
• صفحه گرمایش/گرمکن: سدیم استات به دلیل آزاد کردن گرما می تواند منبع گرمایی باشد. همچنین می تواند گرما را به مدت طولانی نگه دارد و برای گرم کردن غذاها، دستکش ها، پتو ها و… مفید واقع شود.
• کاربردهای پزشکی: از یخ داغ می توان به عنوان یک درمان گرمایی استفاده کرد زیرا می تواند باعث افزایش جریان خون و اکسیژن در بافت های آسیب دیده شود و به تسکین درد، التیام زخم و کاهش التهاب کمک کند.
• کاربردهای آزمایشگاهی: بعد از درست کردن یخ داغ می توانید به عنوان یک محلول بافر به آن نگاه کنید. این ماده می تواند pH محیط را ثابت نگه دارد و برای انجام واکنش های شیمیایی، بیولوژیکی و زیست شناسی مولکولی مناسب باشد.
• عامل یخ زدایی: از سدیم استات می توان به عنوان یک عامل یخ زدایی استفاده کرد زیرا باعث ذوب یخ و برف روی سطوح مختلف می شود. در زمستان برای ذوب کردن یخ روی جاده استفاده می شود.
آزمایش ساخت قندیل های جوش شیرین را مطالعه کنید.
رعایت نکات ایمنی در آزمایش اوریگامی یخ داغ
رعایت ایمنی در این آزمایش مانند سایر آزمایشات حائز اهمیت است. شما باید از ظروف مسی برای انجام این آزمایش خودداری کنید. علت ممنوعیت ظروف مسی این است که می توانند با سرکه واکنش نشان دهند و مواد مضری را تولید کنند. در عین انجام آزمایش از دستکش و عینک محافظ برای محافظت از پوست و چشمان خود استفاده کنید زیرا سرکه و جوش شیرین باعث سوزش و التهاب چشم و پوست می شوند. در مرحله ای محلول را حرارت می دهید، از نزدیک کردن شعله به محلول سدیم استات خودداری کنید زیرا به راحتی اشتعال پذیر شده و آتش سوزی ایجاد می شود.
لازم به ذکر است در آزمایشاتی که احتمال آتش سوزی وجود دارد باید با نظارت بزرگسالان انجام شوند به همین خاطر از ساختن یخ داغ بدون حضور والدین یا معلم بپرهیزید. به هیچ عنوان نباید سدیم استات یا همان یخ داغ با چشمانتان تماس مستقیم داشته باشد زیرا یخ داغ می تواند باعث سوختگی پوست شود. نکته آخر این است که از نگهداری سدیم استات در ظروف بسته شده خودداری کنید به این دلیل که فشار درون ظرف را افزایش می دهد و منجر به انفجار می شود. امیدوارم این نکات ایمنی را قبل از انجام آزمایش مطالعه کرده باشید و سپس به ساختن سدیم استات اقدام کنید. تا این آزمایش برایتان تبدیل به خاطره ای تلخ نشود.
پرسش :
- جوش شیرین و سرکه را پرا باید به آرامی به یکدیگر اضافه کرد؟
- چرا محصول سدیم ستات حاصل از سرکه و جوش شیرین را باید بجوشانیم؟
- در صورت حرارت خیلی کم یا شعله زیاد چه اتفاقی برای محلول می افتد؟
پاسخ :
- اگر سرکه و جوش شیرین را به آرامی یه یکدیگر اضافه نشوند،ماده ای که از این واکنش بدست می آید بصورت آتشفشان از ظرف فوران می کنید.
- به دلیل اینکه این محلول خیلی رقیق است و برای آزمایشی که ما در نظر داریم مناسب نیست. پس لازم است آب را از محلول، توسط جوشاندن خارج کنیم تا غلظت آن بیشتر شود و آزمایش انجام گیرد.
- در صورتی که از حرارت ملایم تر استفاده کنید، مایعی بی‌رنگ به دست می آید اما با شعله زیاد، مایعی به رنگ زرد یا قهوه‌ای به وجود می آید.
نتیجه گیری
بنابراین شما می توانید با ترکیب سرکه و جوش شیرین، سدیم استات مایع را تولید کنید که در حالت فوق اشباع قرار دارد. سدیم استات ماده ای شیمیایی بوده و با کمی تحریک، به سرعت به صورت بلوری جامد می شود. پس از اینکه حالت جامد گرفت، گرما آزاد می کند. این آزمایش تبدیل شدن واکنش شیمیایی به گرما را نشان داد. همچنین ساخت سدیم استات می تواند به شما درک بهتری از مفاهیم مکانیک استاتیک، فراماده ها، گذار فاز و خواص مواد بدهد و ذهنتان را برای انجام آزمایش های دشوار آماده می کند.
