Cómo hacer un experimento de hielo caliente »Wiki Ùtil

Introducción

En la helada tormenta de invierno, estás adentro con una taza de té. Cuando miras afuera, el agua se ha congelado en tu tubería de drenaje en una hermosa formación de cristales. Cuando las moléculas como el agua se enfrían, se mueven más lentamente y se unen, formando un sólido como el cristal. Probablemente estemos más familiarizados con los cristales en forma de agua, congelados como hielo, pero también hay otras formas de hacer estructuras cristalinas. Hoy, usaremos calor y una sustancia química llamada acetato de sodio para hacer ‘hielo caliente’. ¿Cuan genial es eso? Si se empaquetan suficientes moléculas de acetato de sodio a la temperatura adecuada, se adhieren entre sí y crean un cristal que se parece al hielo fuera de su ventana.

Si desea repasar la formación de cristales, consulte esta lección en video: Crystal Lattice: definición y estructura

Antes de comenzar, piense en esto: ¿Qué pasará con la temperatura del acetato de sodio cuando cristalice? ¿Por qué es necesario que las moléculas de acetato de sodio estén muy concentradas para que se formen cristales?

Materiales

• 165 gramos (g) de acetato de sodio
• 30 mililitros (mL) de agua
• Parafilm
• Cilindro graduado
• Balanza para pesar el acetato de sodio
• Placa caliente o estufa
• Frasco de vidrio de 500 ml
• Lentes de seguridad
• Guantes
• Guantes de cocina

Pasos

¡¡Consejo de Seguridad!! Use gafas y guantes cuando manipule acetato de sodio.

1. Primero, pese 160 g de acetato de sodio. Ponlo en el matraz.

2. Ahora, mida 30 ml de agua en el cilindro graduado y viértalo también en el matraz.

¡¡Consejo de Seguridad!! Tenga cuidado con la estufa o la placa calefactora, pueden quemarlo.

3. Caliente el matraz en la placa calefactora o estufa durante unos 15 minutos hasta que se disuelva todo el acetato de sodio. Asegúrese de que no haya polvo adherido a los lados del matraz.

¡¡Consejo de Seguridad!! El frasco estará muy caliente, use guantes de cocina y tenga cuidado al manipularlo.

4. Retire el matraz del fuego y aplique con cuidado un cuadrado de parafilm para cubrir la parte superior.

5. Deje que la solución se enfríe a temperatura ambiente y no la altere.

6. Cuando la solución esté fría, estará listo para hacer los cristales. Deje caer suavemente uno o dos granos (sí, solo se necesita un par de granos) de acetato de sodio en la solución. Observe tanto lo que le sucede a la solución como cómo cambia la temperatura del matraz.

Solución de problemas

Si los cristales no se formaron cuando dejó caer el acetato de sodio, asegúrese de que la solución esté completamente enfriada a temperatura ambiente y que todo el acetato de sodio se haya disuelto originalmente.

Preguntas de discusión

¿Qué sucedió cuando dejó caer el acetato de sodio en la solución y por qué?

¿Qué pasó con la temperatura del matraz cuando comenzaron a formarse cristales?

Cómo funciona

Para empezar, repasemos las partes básicas de una solución. El soluto , acetato de sodio en nuestro caso, se disuelve en un volumen mayor de otra molécula, el solvente . En una solución sobresaturada , la solución se calienta para disolver más soluto de lo que el solvente podría contener normalmente. Si desea obtener más información sobre las soluciones sobresaturadas, asegúrese de consultar esta lección en video Solución sobresaturada: definición y ejemplo

Las soluciones sobresaturadas son inestables, especialmente cuando comienzan a enfriarse. Cuando la solución está caliente, las moléculas se esparcen y se mueven más rápido, lo que deja más espacio para el soluto, lo que permite que se disuelva más soluto de lo normal. Pero, a medida que el líquido se enfría, las moléculas se acercan y ya no pueden permanecer disueltas en la solución. Estas moléculas buscan algo a lo que aferrarse, para poder separarse de la solución. Aquí es donde entran los dos cristales de acetato de sodio. Cuando los colocas, interrumpes el equilibrio en la solución sobresaturada. Las moléculas de acetato de sodio, que buscan un lugar adonde ir a medida que el líquido se enfría, se agarran a las moléculas que arrojaste. El resultado es una reacción en cadena de cristalización.

Resultados de una solución sobresaturada

Si lo notó, la solución se volvió a calentar mientras esto sucedía. Cuando una molécula pasa de un líquido a un sólido durante un cambio de fase, se libera energía. En nuestro caso, la energía se libera en forma de calor y la reacción se denomina reacción exotérmica . En un líquido, las moléculas se movían rápidamente. Pero, cuando los cristales comenzaron a formarse, esas moléculas se ralentizaron, por lo que tienen que liberar algo de su energía.

El calor se libera cuando las moléculas cambian de un líquido a un sólido.

Para obtener más información sobre las reacciones exotérmicas, consulte esta lección Reacción exotérmica: definición y ejemplo