teória
Presýtený roztok
Každá látka sa pri danej teplote rozpúšťa len do určitého množstva. Keď sa viac rozpustiť nedá, hovoríme, že roztok je nasýtený. Rozpustnosť väčšiny tuhých látok s teplotou stúpa. Octan sodný je na to výborným príkladom:
| Teplota | Rozpustnosť bezvodého CH₃COONa (g v 100 g vody) |
|---|---|
| 0 °C | asi 36 |
| 20 °C | asi 46 |
| 100 °C | asi 170 |
Ak pripravíme horúci koncentrovaný roztok a necháme ho pomaly a bez otrasov vychladnúť, prebytočná látka sa nemusí vylúčiť. Vznikne presýtený roztok, ktorý obsahuje viac rozpustenej látky, než by pri izbovej teplote mal. Takýto roztok je nestabilný a čaká len na podnet. Ako sa obsah látky v roztoku počíta, sa dozviete v lekcii Hmotnostný zlomok.
Na pokus sa používa trihydrát octanu sodného (). Pri zahriatí nad asi 58 °C sa v podstate „roztopí“, teda rozpustí vo vlastnej kryštálovej vode. Stačí preto pridať len veľmi málo vody navyše.
teória
Prečo je ľad horúci
Aby mohla kryštalizácia začať, molekuly a ióny potrebujú kryštalizačné jadro, teda malý „vzor“, na ktorý sa môžu naukladať. Najlepšie poslúži kryštálik octanu sodného. Keď sa ho dotkneme, kryštál začne rásť rýchlosťou niekoľkých milimetrov za sekundu a za chvíľu stuhne celý roztok:
Pri vzniku kryštálovej mriežky sa uvoľňuje energia. Ide o rovnaké teplo, ktoré sme museli dodať pri rozpúšťaní a topení kryštálov (asi 260 J na gram). Kryštalizácia je teda exotermický dej a teplota stúpne až na približne 50 °C. „Ľad“ je preto na dotyk teplý.
Nejde o chemickú reakciu, pri ktorej vzniká nová látka. Je to fyzikálny dej, pri ktorom sa rozpustená látka mení na tuhé kryštály. Na podobnom princípe rastú aj kryštály bizmutu, tie však vznikajú tuhnutím taveniny kovu.
chémia v praxi
Horúci ľad v praxi
Presýtený roztok octanu sodného je v opakovane použiteľných ohrievačoch rúk. V plastovom vrecku je číry roztok a malá kovová platnička. Keď ju prehneme, uvoľnia sa drobné kryštáliky, ktoré spustia kryštalizáciu, a vrecko sa na dlhý čas zohreje. Ohrievač sa „nabije“ tak, že ho povaríme vo vode, kým sa všetky kryštály znova neroztopia.
Octan sodný sa používa aj ako prídavná látka v potravinách (E262), napríklad v chipsoch s octovou príchuťou, a ako tlmivý roztok v laboratóriách. Skúmajú sa aj zásobníky tepla, ktoré uchovávajú slnečné teplo v taveninách solí a uvoľňujú ho pri kryštalizácii.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- trihydrát octanu sodného, CH3COONa · 3 H2O (alebo octan pripravený z octu a sódy bikarbóny)
- destilovaná voda
- čistá kadička alebo banka
- varič alebo kahan so sieťkou
- sklenená tyčinka
- hodinové sklíčko alebo fólia na prikrytie
- tanierik
- teplomer
krok za krokom
Postup
- Do čistej kadičky nasypte trihydrát octanu sodného a pridajte len malé množstvo destilovanej vody (asi desatinu jeho hmotnosti).
- Zmes zahrievajte a miešajte, kým sa všetky kryštáliky úplne nerozpustia a roztok nie je dokonale číry.
- Stienky kadičky opláchnite niekoľkými kvapkami horúcej vody, aby na nich nezostali kryštáliky.
- Kadičku prikryte a nechajte roztok vychladnúť na izbovú teplotu bez otrasov (môžete ho dať aj do chladničky).
- Na tanierik položte jeden kryštálik octanu sodného a pomaly naň lejte vychladnutý roztok. Pozorujte, ako rastie „ľadová“ veža.
- Iný variant: dotknite sa roztoku v kadičke tyčinkou s kryštálikom a zmerajte teplomerom, ako stúpa teplota.
pozor
Bezpečnosť
- Horúci roztok môže spôsobiť popáleniny. Pri varení prská, preto ho pripravuje učiteľ a všetci používajú ochranné okuliare.
- Octan sodný je bežná potravinárska prísada, no v laboratóriu s ním pracujeme ako s chemikáliou: nejeme ho a pri kontakte s očami ich vypláchneme vodou.
- Kryštalizujúca zmes sa zohreje asi na 50 °C, čo je na dotyk teplé, ale nie nebezpečné.
- Ak pripravujete octan z octu a sódy bikarbóny, zmes silno pení. Sódu pridávajte po malých dávkach do veľkej nádoby.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- Ak roztok vykryštalizuje samovoľne už pri chladnutí, bol v ňom prach alebo nerozpustený kryštálik. Stačí ho znova zahriať a pridať kvapku vody.
- Vykryštalizovaný octan môžete znova roztopiť a pokus mnohokrát zopakovať.
- Presýtené môžu byť aj iné sústavy: čistá voda v hladkej fľaši sa dá podchladiť pod 0 °C a po otrase naraz zamrzne. Podobne sa v sódovke drží presýtený oxid uhličitý, kým fľašu neotvoríme.