Faire de la glace chaude à partir de vinaigre et de bicarbonate de soude

L'acétate de sodium ou la glace chaude est un produit chimique étonnant que vous pouvez vous préparer à partir de bicarbonate de soude et de vinaigre. Vous pouvez refroidir une solution d'acétate de sodium en dessous de son point de fusion, puis faire cristalliser le liquide. La cristallisation est un processus exothermique, de sorte que la glace résultante est chaude. La solidification se produit si rapidement que vous pouvez former des sculptures en versant la glace chaude.

Faits en bref: Expérience scientifique sur la glace chaude

Matériaux

• Bicarbonate de soude
• Le vinaigre

Concepts illustrés

• Surfusion
• Cristallisation
• Réactions chimiques exothermiques

Temps requis

• Du début à la fin, cette expérience dure environ une heure. Une fois que vous avez la glace chaude, vous pouvez rapidement la faire fondre et la recristalliser.

Niveau

• Niveau débutant à intermédiaire

Remarques

• Les produits chimiques de cette expérience ne sont pas toxiques. Cependant, comme les liquides sont bouillis, la surveillance d'un adulte est recommandée. Ce projet est le meilleur pour le collège et au-dessus.

Acétate de sodium ou matériaux de glace chaude

• 1 litre de vinaigre clair (acide acétique faible)
• 4 cuillères à soupe de bicarbonate de soude (bicarbonate de sodium)

Préparer l'acétate de sodium ou la glace chaude

1. Dans une casserole ou un grand bécher, ajouter le bicarbonate de soude au vinaigre, petit à petit et en remuant entre les ajouts. Le bicarbonate de soude et le vinaigre réagissent pour former de l'acétate de sodium et du dioxyde de carbone. Si vous n'ajoutez pas lentement le bicarbonate de soude, vous obtiendrez essentiellement un volcan de bicarbonate de soude et de vinaigre, qui déborderait votre récipient. Vous avez fait de l'acétate de sodium, mais il est trop dilué pour être très utile, vous devez donc éliminer la majeure partie de l'eau. Voici la réaction entre le bicarbonate de soude et le vinaigre pour produire l'acétate de sodium: Na⁺[HCO₃]^- + CH₃-COOH → CH₃-ROUCOULER^- N / a⁺ + H₂O + CO₂
2. Faire bouillir la solution pour concentrer l'acétate de sodium. Vous pouvez simplement retirer la solution du feu une fois qu'il vous reste 100 à 150 ml de solution, mais le moyen le plus simple d'obtenir de bons résultats est de simplement faire bouillir la solution jusqu'à ce qu'une peau ou un film cristallin commence à se former à la surface. Cela m'a pris environ une heure sur le poêle à feu moyen. Si vous utilisez une chaleur plus faible, vous êtes moins susceptible d'obtenir un liquide jaune ou brun, mais cela prendra plus de temps. Si une décoloration se produit, ça va.
3. Une fois que vous avez retiré la solution d'acétate de sodium du feu, couvrez-la immédiatement pour éviter toute nouvelle évaporation. J'ai versé ma solution dans un récipient séparé et l'ai recouverte d'une pellicule plastique. Vous ne devriez pas avoir de cristaux dans votre solution. Si vous avez des cristaux, remuez une très petite quantité d'eau ou de vinaigre dans la solution, juste suffisante pour dissoudre les cristaux.
4. Placer le récipient couvert de solution d'acétate de sodium au réfrigérateur pour refroidir.

Activités impliquant de la glace chaude

L'acétate de sodium dans la solution du réfrigérateur est un exemple de liquide surfondu. Autrement dit, l'acétate de sodium existe sous forme liquide en dessous de son point de fusion habituel. Vous pouvez initier la cristallisation en ajoutant un petit cristal d'acétate de sodium ou peut-être même en touchant la surface de la solution d'acétate de sodium avec une cuillère ou un doigt. La cristallisation est un exemple de processus exothermique. La chaleur est libérée sous forme de «glace». Pour démontrer la surfusion, la cristallisation et la libération de chaleur, vous pouvez:

• Déposez un cristal dans le récipient de solution d'acétate de sodium refroidie. L'acétate de sodium cristallisera en quelques secondes, travaillant vers l'extérieur à partir de l'endroit où vous avez ajouté le cristal. Le cristal agit comme un site ou une graine de nucléation pour une croissance rapide des cristaux. Bien que la solution vienne de sortir du réfrigérateur, si vous touchez le récipient, vous constaterez qu'il est maintenant chaud ou chaud.
• Versez la solution sur un plat peu profond. Si la glace chaude ne commence pas spontanément sa cristallisation, vous pouvez la toucher avec un cristal d'acétate de sodium (vous pouvez généralement gratter une petite quantité d'acétate de sodium du côté du récipient que vous avez utilisé précédemment). La cristallisation progressera du plat vers l'endroit où vous versez le liquide. Vous pouvez construire des tours de glace chaude. Les tours seront chaudes au toucher.
• Vous pouvez refaire fondre l'acétate de sodium et le réutiliser pour des démonstrations.

Sécurité des glaces chaudes

Comme vous vous en doutez, l'acétate de sodium est un produit chimique sûr à utiliser dans les démonstrations. Il est utilisé comme additif alimentaire pour rehausser la saveur et est le produit chimique actif dans de nombreux emballages chauds. La chaleur générée par la cristallisation d'une solution réfrigérée d'acétate de sodium ne doit pas présenter de risque de brûlure.