Hladilne mešanice antifriza nacl in suhe ogljikove kisline. Pridobivanje hladilnih mešanic iz plinov

Na podlagi pridobljenih podatkov o koncentraciji je mogoče izpeljati najcenejše, ekonomične, okolju prijazne in priročne mešanice.

Kaj je kriomešanica? IN znanstvena literatura te besede skoraj ni več. Uporablja se izraz "hladilne mešanice".

Kot že ime pove, so to mešanice, namenjene ustvarjanju umetnega hladu. Glavna, najbolj znana mešanica je NaCl + H2O, znana kot hlajenje z ledom in soljo.

Obstajata dve vrsti kriomeš (sol + voda in sol + kislina).

Med mešanice hladilnih tekočin se štejejo tudi antifrizi (tekočine, ki ne zmrzujejo). Uporabljajo se v hladilnih sistemih motorjev.

Za doseganje dokaj nizkih temperatur ~ -60-70 C se uporablja suh led (trden ogljikov dioksid).

Pri svojem delu upoštevam samo štiri mešanice (sol + sneg).

2) (NH4)2SO4+H2O

3) NaCl + H2O (led)

4) CaCl2*6H2O+H2O (led)

Mešanice, kot je sol + kislina, so nevarne in dajejo prenizke temperature za moje namene. Zato jih ne uporabljam.

Vidimo, da je najučinkovitejša mešanica št. 4. Najboljša koncentracija zanjo je 50%.

Od ostalih se razlikuje po odsotnosti vrednosti pri koncentracijah 50-70%, to je posledica prehoda reakcije iz endotermne v eksotermno, ko koncentracija soli v mešanici doseže več kot 40%. Ta učinek pojasnjeno z naravo reaktantov in fizično stanje mešanica med pripravo (sneg se začne aktivno topiti in ko se dehidrirani kalcijev klorid zmeša z vodo, je reakcija izključno eksotermna), oziroma reakcije absorpcije in sproščanja toplote potekajo vzporedno s prehodom v eksotermno s povečanjem v vsebnosti soli.

Sistemi št. Samo cena delitve temperaturne lestvice = 5 (!) 0С.

Za ilustrativen primer sl. 2, ima vrednost delitve temperaturne lestvice = 0,10C.

riž. 2 Sistem NH4NO3+H2O(led)

Pravzaprav 0,50C ni zelo pomembno. Torej lahko domnevamo, da gre graf skoraj v ravni črti. Menim, da je 10 % NH4NO3 najboljša koncentracija.

Odkritja

To lahko vidite že leta 1550. je bila prva omemba "hladilnih mešanic". IN ta primer o postopku hlajenja vode s kalijevim nitratom. Hladilnik je bil izumljen leta 1844. Charles Smith Piazzi.

Aplikacija

Hladilne mešanice, ki sem jih pripravil, lahko uporabite za različne namene. Na primer, s pomočjo NaCl + sneg lahko dobro ohladite sok in izdelke. Seveda, če v hladilniku ni prostora. To mešanico lahko uporabite tudi za konzerviranje hrane, saj je okolju prijazna in neškodljiva.

Za popolnejše ohlajanje do -400C se uporablja mešanica CaCl2*6H2O+H2O. V svojih poskusih sem dosegel najnižjo temperaturo pri koncentraciji 50 %. Enako je ~370C.

Po opravljenem delu lahko sklepam, da čeprav je CaCl2 * 6H20 + H2O dobra mešanica - daje precej nizka temperatura(~ -370C), menim, da je najbolj priročna, okolju prijazna mešanica NaCl + sneg 30%.

Po opravljenem delu lahko zaključim, da čeprav je CaCl2 * 6H20 + H2O dobra mešanica - daje dokaj nizko temperaturo (~ -370C), menim, da je najbolj priročna, okolju prijazna mešanica NaCl + sneg.

Praktični zaključek mojega dela je lahko naslednji.

S pomočjo teh mešanic je mogoče določiti kakovostno sestavo izdelka. Na primer maslo, kisla smetana, mleko, bencin. To se naredi po principu posoda v posodi. Pripravljeno kriomešanico vlijemo v večjo posodo, vanjo postavimo manjšo posodo z želeno sestavino. Nato se en termistorski senzor postavi v mešanico, drugi pa v posodo z izdelkom. Izvede se serija meritev. Iz hladilnih krivulj različnih komponent izdelka lahko ugotovite količino določene snovi v preskusni tekočini.

1. Hlajenje prehrambeni izdelki.
Nalijte nekaj peletov suhega ledu v termo posodo ali posodo z dvojno steno, prelijte z običajnim ledom, nato pa prelijte s hrano ali pijačo. Bolje je, da ne dovolite neposrednega stika suhega ledu s hrano, ker. temperatura suhega ledu -78,33°C. Izdelke lahko tako hranimo od 5 do 7 dni.

2. Zamrzovanje hrane.
Na hrano je treba položiti suh led. Zavijanje suhega ledu v papir bo podaljšalo čas izhlapevanja.

3. Nastajanje megle.

Nalijte v veliko kovinsko skledo topla voda nato dodajte granule suhega ledu. Nastala bo gosta gosta megla, ki se bo širila po tleh. Tako se dela megla na estradnih odrih in v nočnih klubih. Ta postopek je bolje izvesti v prezračenem prostoru. Na enak način lahko ustvarite meglo v bazenu ali jacuzziju.

Video: Alkohol z ledom

4. Hlajenje in zamrzovanje.
Zmrzovalna zmogljivost suhega ledu je 15-krat večja od zmogljivosti vodnega ledu, čas izhlapevanja suhega ledu pa je lahko 5-krat daljši od časa taljenja vodnega ledu. Mešanico suhega ledu in vodnega ledu lahko uporabite za hlajenje hrane, piva in pivskih sodov. Uporaba samo suhega ledu lahko zamrzne pivo ali poškoduje sode.

5. Odvračanje pozornosti komarjev od potencialnih žrtev.
Suh led privablja komarje. Če postavite nekaj suhega ledu na stran, kjer ste, se bodo skoncentrirali okoli njega.

6. Petje metala.
Ko kovina pride v neposreden stik s suhim ledom, začne kovina oddajati glasen rezek zvok. Ta poskus lahko izvedete tako, da postavite kovinsko žlico v suh led. V žlico lahko nalijete nekaj vode, da opazujete proces zamrzovanja. Bodite previdni, saj dolgotrajni stik žlico tako ohladi, da lahko ob neposrednem stiku poškoduje kožo.

7. Megleni mehurčki.
Ko mešanici vode in suhega ledu dodamo milno raztopino, nastanejo mehurčki, napolnjeni z gosto meglo.

8. Strel.
Če nekaj peletov suhega ledu nasujete v škatlo iz plastične folije, jo zaprete s pokrovom in počakate nekaj časa, lahko pokrov strelja več metrov. Podobno lahko izstrelite rakete z vodo, vendar za to potrebujete posebne naprave.

9. Napihovanje gumijastega balona ali balona.
Nekaj ​​suhega ledu lahko daste v kroglo, jo dobro zaprete in vržete v bazen ali katero koli vodno telo. Sprva bo žogica potonila, ko pa se napolni s plinom, se bo dvignila na površje in eksplodirala.

10. Zvočna leča.
Balon, napolnjen z ogljikovim dioksidom, lahko deluje kot zvočna leča. To je zato, ker zvok potuje počasneje v ogljikovem dioksidu kot v zraku, tako kot potuje svetloba počasneje skozi steklo kot skozi zrak ali vakuum. Lahko dobite balon, napolnjen z ogljikovim dioksidom. dajte vanj nekaj suhega ledu. Balon, napolnjen z ogljikovim dioksidom, držite na razdalji približno 30 cm od ušesa - zvoke, ki gredo skozi njega, je treba ojačati.

11. Karbonizacija pijač.
Nalijte pitna voda v kozarec in dodajte nekaj granul suhega ledu, potem ko led izhlapi, mora biti voda rahlo karbonizirana.

12. Odstranjevanje talnih ploščic.
Keramične ploščice lahko s tal odstranite tako, da na njihovo površino nasujete malo suhega ledu. Ploščica se lažje odstrani zaradi hlajenja in stiskanja. Odstranjevanje tega postopka lahko traja dolgo časa veliko število ploščice, vendar je za odstranitev 1-2 ploščic zelo priročno.

13. Deratizacija.
Če v brlog glodalcev vlijete granuliran suh led, bo čez nekaj časa ogljikov dioksid iz njega izpodrinil kisik in preprečil vstop zraka v luknjo. prsni koš glodalec. Da bi dosegli polni učinek, se morate prepričati, da luknja ni skozi.

Za ta preprost trik potrebujete le led in sol.

Previdnostni ukrepi

Da ne bi dobili toplotna opeklina s hladilnimi mešanicami delajte v zaščitnih rokavicah in v oblačilih z dolgimi rokavi.

Reagenti in oprema:

• led (750 g);
• sol(natrijev klorid, 250 g);
• steklene posode (2 kos);
• steklenica za pijačo.

Navodila po korakih

V velikem kozarcu zmešajte led in sol v razmerju 3:1. Mešanica hladilne tekočine je pripravljena. Sedaj damo pijačo v hladilno mešanico. Pijača je bila na sobni temperaturi, zdaj pa na -2 °C! Zdaj je pripravljen za uporabo!

Razlaga procesov

Mešanice hladilnih tekočin so sestavljene iz dveh ali več trdnih snovi (ali trdnih snovi in ​​tekočin). Z mešanjem "odvzemajo" toploto in znižujejo temperaturo od zunaj. Procesi, ki absorbirajo toploto iz okolju imenujemo endotermne. Hladilna mešanica ledu in kuhinjske soli v razmerju 3:1 lahko doseže temperaturo -21 °C. Za večji učinek lahko spremenite razmerje med soljo in ledom ali pa posodo prekrijete z ledom ali snegom in jih nato potresete s soljo. Mešanica ledu in klorida lahko zniža temperaturo do -55°C. Trden ogljikov dioksid (), pomešan z dietiletrom ali acetonom, ima temperaturo -78 ° C. Na osnovi takšnih soli in tekočin se pripravljajo hladilne mešanice, uporabljajo pa se tudi v boju proti ledu.

Občinski proračun izobraževalna ustanova

"Povprečje splošna šolašt. 11"

Znanstveno društvo študentov

Raziskovanje

"Hladilne mešanice"

Delo končano:

Učenka 9. razreda

MBOU "Srednja šola št. 11"

Baranova Yana

Znanstveni direktor:

Ovchinnikova Olga Mikhailovna

Balakhna

2013

VSEBINA

Uvod…………………………………………………………………………. 3. poglavjejaz. Pregled literature na temo……………………………………. 51.1.Kaj so hladilne mešanice…………………………………… ..…. 5

1.2 Zgodovina odkritja hladilnih mešanic ...……………………….…..…5

1.3 Razvrstitev kriomizmesi ….……………………………………...…. 6

1.4.Teoretična utemeljitev hipotermičnega učinka hladilnih zmesi…..…………………………………………………………………….… 8

1.5. Uporaba kriozmesi v industriji in vsakdanjem življenju….…………….… .9

OdsekII. Eksperimentalni del……………………………………….… 12

2.1. Oprema………………………………………………………….…… 12

2.2. Določitev kvalitativne sestave vsebine hipotermalnega paketa "APPOLO" in njegove učinkovitosti……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

2.3 Odkrivanjeučinkovitost različne formulacije hladilne mešanice…………………………………………………………….13

2.4. Odvisnost hladilnega učinka od agregatnega stanja topila ………….……………………………………………………….….….14

2.5. Odvisnost hladilnega učinka od koncentracije raztopljene snovi………….…………………………………………………………….….14

2.6. "Paradoks" koncentrirane žveplove kisline……………….……….. 15

3. Zaključek……………….………………………………………………… 16

4. Seznam uporabljene literature ……………………………………… 17

5. Aplikacije……………………………………………………………………..18

Uvod.

Ustreznost dela.

IN Vsakdanje življenje, se pogosto srečujemo s pojavi, ki v nas sprožajo številna vprašanja.

Zakaj se nekatera dušikova gnojila, ki se uporabljajo za prehrano rastlin, ko se raztopijo, ohladijo?

Zakaj je stati na slani kaši (mešanica snega in soli) hladneje kot le stati na snegu?

Zakaj pride do hlajenja pri uporabi hipotermične vrečke iz kompleta prve pomoči?

Zakaj koncentrirana žveplova kislina, pomešana s snegom, močno hladi, raztopljena v vodi pa močno segreva?

Želja po iskanju odgovorov na ta vprašanja je postala osnova naše raziskave.Odločil sem se preučiti mehanizem toplotnih procesov in identificirati cenovno najugodnejše, učinkovite sestave hladilnih mešanic.

Cilj dela:

Preučevati in analizirati podatke o hladilnih mešanicah ter eksperimentalno identificirati najenostavnejše in najučinkovitejše sestave hladnih mešanic.

Delovne naloge:

Zberite in analizirajte literaturo o hladilnih mešanicah.

Empirično določite sestavo vodno-solnega hipotermalnega paketa "APPOLO".

Eksperimentalno določiti najučinkovitejše sestave hladnih mešanic iz snovi, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju.

Predmet študija. Soli, ki se uporabljajo kot dušikova gnojila.

Predmet študija. Učinkovitost sestavkov hladilnih mešanic, odvisnost hipotermičnega učinka od vsebnosti soli v mešanicah in agregacijskega stanja topila.

Hipoteza:

Obstajajo učinkovite in enostavne hladilne spojine, pripravljene na osnovi dušikovih gnojil in kuhinjske soli.

Hladilni učinek je odvisen od agregatnega stanja topila in koncentracije topljenca.

Raziskovalne metode:

Metoda aktualizacije - je sestavljena iz določanja vrednosti določene študije;

Iskanje

Metoda praktičnega raziskovanja;

Metoda analize in posploševanja

POGLAVJE 1. Pregled literature na temo

1. Kaj so hladilne mešanice (kriomiksi).

Cryomix je neologizemgrškikryos- led).Zato je v znanstveni literaturi ta beseda precej redka. Pogosteje se ta beseda nadomesti z izrazom "hladilna mešanica". tosistemi dveh ali več trdnih ali trdnih in tekočih snovi, pri katerih se pri mešanju temperatura zmesi zniža zaradi absorpcije toplote med taljenjem ali raztapljanjem komponent sistema.

Različne soli, kisline, voda, led (sneg) se uporabljajo kot sestavine hladilnih mešanic za znižanje temperatur do -50 °C.Hladilne mešanice suhega ledu (trden ogljikov dioksid) in nekaterih organskih snovi (alkoholi, aceton, eter) se uporabljajo za znižanje temperatur do -80°C.Hladilna sredstva se pogosto uporabljajo tudi v industriji. Najpogostejša hladilna tekočina je voda. Najbolj razširjena hladilna sredstva na osnovi polihidričnega alkohola - etilen glikola.

Da bi dosegli najnižjo temperaturo, se snovi, vključene v hladilne mešanice, vzamejo v količinah, ki ustrezajo točki kriohidratacije.Kriohidratna točka je temperatura, pri kateri raztopina določene snovi zamrzne, z drugimi besedami, to je najnižja temperatura, ki jo lahko dosežete z mešanjem komponent določene mase.

Obstaja veliko hladilnih mešanic, saj na splošno vse kemijska reakcija(vključno z raztapljanjem), ki poteka z absorpcijo toplote, lahko služi za hlajenje. Uporaba ene ali druge hladilne mešanice je odvisna od tega, kaj je pri roki in od želenega znižanja temperature.

1.2. Zgodovina odkritja in ustvarjanja hladilnih mešanic (krio-zmesi).

Raztapljanje kot sredstvo za pridobivanje umetnega hladu se uporablja že dolgo; Rimljani so na primer uporabljali raztapljanje kalijevega nitrata v vodi za hlajenje vina. Enako metodo hlajenja je ponovno uporabil fizikVlahavillafrancav Rimu 1550. Omenja se močnejša ohladitevlatinusTancredusv Neaplju leta 1607; vzel je mešanico snega s solitrom; končno, mešanico zdrobljenega ledu in kuhinjske soli omenja Santorio leta 1626. Isto mešanico so ljudje, imenovani Estonci, uporabljali za zamrzovanje tekočin, pa tudi mrtvih. Hladilne učinke so uporabljali že v srednjem veku za izdelavo sladoleda. Kot zamrzovalnik so uporabili sod s snegom in soljo.

Že v začetku 17. stoletja so bile izpeljane prve formule za hladilne mešanice.

1665 se obeležuje kot leto, ko je Robert Boyle objavil delo, ki vsebuje teoretična osnova se zebe.In že leta 1686Mariotte je eksperimentalno potrdil Boylove teorije.

1685 - Philip Lahir je prejel vodni led v posodi, napolnjeni z amoniakom od zunaj.
Leta 1810 Leslie je zgradil prvo slavna zgodovina, naprava za pridobivanje umetnega ledu.

Kmalu (1834) je Peltier odkril princip, ki je pomenil začetek razvoja termoelektričnih hladilnih strojev.

Leta 1844Charles Smith Piazzikončno izumil hladilnik.

1870 - Peter Vander Wade je prejel ameriški patent za termostatski hladilni sistem.

Leta 1879 Carl von Linde je prejel patent za prvi mehanski hladilnik na svetu.

Danes se hladilne mešanice uporabljajo v domače življenje, v laboratorijih in na splošno, kjer ni potrebno zelo močno in dolgotrajno hlajenje. Za slednje in za tovarniške namene sta znanost in ekonomski izračun ustvarila močnejša sredstva za umetno hlajenje.

Glavni izumitelji "kriomiksov" so:

Robert Boyle

 razmerje med tlakom, prostornino in temperaturo

 teoretične osnove za pridobivanje hlad

William Cullen

 izdelava ledu z uporabo vakuuma

 izdelava stroja za stiskanje pare

Mihail Vasiljevič Lomonosov

 Ustvarjanjeteorija naravnega prezračevanja

nern

 Vpod vakuumom voda zmrzne, če odstranimo vodno paro (paro je absorbirala žveplova kislina)

1.3. Razvrstitev hladilnih mešanic.

1.Hladilne mešanice vode (ali snega) in soli

2.Hladilne mešanice vode in dveh soli

3.Hladilne mešanice kislin in snega

4. Hladilne mešanice soli s kislinami

5. Hladilne mešanice nekaterih organskih snovi s trdnim ogljikovim dioksidom

6. Raztopine proti zmrzovanju

Hladilne mešanice vode (ali snega) in soli

Hladilne mešanice vode in dveh soli

Hladilne mešanice kislin in snega

Hladilne mešanice soli s kislinami

HCl (2:1)

Na 2 SO 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(konec)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 SO 4

NH 4 št 3

H 2 SO 4 (1:1)

Na 2 SO 4

Mešanice hladilne tekočine s trdnim ogljikovim dioksidom

1.4. Teoretična utemeljitev hipotermičnega učinka hladilnih mešanic.

V lastnostih zmesi je zanimiv vzorec: tališče zmesi več snovi je nižje od tališča vsake od čistih snovi posebej. Temperatura taljenja čista voda(kot led ali sneg) 0 0 C. Če ledu dodamo še primes kuhinjske soli, potem se led pri nižjih temperaturah pod ničlo začne topiti. Temperatura taljenja je odvisna od razmerja ledu in soli, hitrosti mešanja in celo stopnje zdrobljenosti ledu.Led je kot vsako telo, trdno ali tekoče, sistem molekul, ki se gibljejo nihajoče (toplotno) in se hkrati medsebojno privlačijo; dokler ta sistem ostaja v enem od stanj mobilnega ravnovesja, ostaja fizično (in kemično) stanje telesa nespremenjeno. Ko delci ledu in soli pridejo v stik, pride do kemične interakcije, medsebojna privlačnost med delci ledu oslabi, led se stopi; medtem ko se toplota absorbira. Hkrati interakcijo soli z vodo (hidracijo) spremlja sproščanje toplote. Končni rezultat je določen z razliko med količino toplote, ki se absorbira pri taljenju ledu, in toploto spoja soli z vodo. Ker v tem primeru prvi presega drugega, zmes ohladimo. Posoda, v kateri poteka mešanje, mora biti seveda dobro izolirana z neprevodniki toplote zaradi popolnejšega izkoriščanja umetnega hladu, samo mešanje pa poteka čim hitreje; to je vse za to trdne snovi, kot so: led, sol, je treba dobro zdrobiti. Zgornja razlaga pojava ohlajanja velja tudi za raztapljanje soli v vodi, le s to razliko, da pri raztapljanju mnogih soli kemijska interakcija med topilom in topljencem ni tako jasno izražena. Pri mešanju več soli z vodo ali snegom lahko pride do kompleksnejših pojavov, kot je dvojna razgradnja soli itd.

Na splošno je toplotni učinek raztapljanja vsota toplotnih učinkov dveh stopenj:

uničenje kristalne mreže, ki se nadaljuje s porabo energije

nastajanje hidratov, ki ga spremlja sproščanje energije

Predznak toplotnega učinka raztapljanja bo določen z razmerjem energij teh stopenj.

1.5. Aplikacija kriomizmesi v industriji in vsakdanjem življenju.

Danes se hladilne mešanice uporabljajo v gospodinjstvih, laboratorijih in na splošno tam, kjer ni potrebno zelo močno in dolgotrajno hlajenje. Za slednje in za industrijske namene sta znanost in ekonomski izračun ustvarila močnejša sredstva za umetno hlajenje. Določimo lahko glavna področja uporabe kriozmesi v vsakdanjem življenju, v medicini in laboratoriju:

1) hitro hlajenje pijač ali izdelkov;

2) ohranjanje izdelkov kratek čas v odsotnosti hladilnika v topli sezoni;

3) v laboratoriju - destilacija tekočin ali plinov z nizkim vreliščem;

4) ločitev dveh nemešljivih tekočin, od katerih ima ena nizko zmrzišče (benzen-voda).

Tekoče mešanice (tekočine)

 Pozimi se uporabljajo antifrizi, ki ne zmrznejo pri temperaturah do -40 ° C.

 Hladilna sredstva z nizkim zmrzovanjem so zasnovana za uporabo v hladilnih sistemih motorja.

Mazalne tekočine.

Obdelava kovin

 Rezkanje (odvzem toplote rezalnim orodjem)

 Navojni deli

 Valjanje pločevine

trdne mešanice

Sublimacija suhega ledu (trdnega ogljikovega dioksida) se pogosto uporablja za hlajenje in zamrzovanje prehrambenih izdelkov, pa tudi za njihovo shranjevanje in transport v zamrznjenem stanju.

• Zamrzovanje z živosrebrnimi hlapi (metanol + trden ogljikov dioksid)

Ledenike, ki zagotavljajo skoraj ničelne temperature, uporabljajo v kmetijstvu in delno v trgovini ter mlečni industriji, predvsem za skladiščenje pokvarljivih izdelkov.

V medicini

Lokalna hipotermija - terapevtski učinek na omejenih delih telesa hladnih dejavnikov, ki znižajo temperaturo tkiv, ki niso pod mejami njihove kriogene odpornosti (5-10 ° C).

Trenutna hladilna sredstva vsebujejo anorgansko sol in vodo, ločeni z loputo. Ko se pregrada zlomi, se sol raztopi v vodi z endotermnim učinkom. V industriji se takšni paketi proizvajajo pod blagovnimi znamkami Snezhok, Appolo, Mirali itd. Obstajata dve glavni vrsti terapevtskih paketov za hlajenje telesnih tkiv. Prvi temeljijo na uporabi endotermne reakcije, ki se pojavi, ko se določene soli raztopijo v vodi. Takšni paketi so primerni za uporabo na terenu, saj ne potrebujejo privlačnosti mraza od zunaj. Toda z nizko toplotno kapaciteto enostopenjski paketi niso učinkoviti v vročem podnebju in ne morejo zagotoviti optimalne ravni hipotermije za različne medicinske indikacije.

Delovanje paketov druge vrste temelji na predhodnem kopičenju mraza z vsebino paketa (na primer gela) v hladilniku. Takšni paketi imajo veliko toplotno kapaciteto, vendar ne morejo zagotoviti trenutnega zdravilni učinek ne da bi jih prej nekaj ur ohladili v zamrzovalniku. Glavna pomanjkljivost takšnih naprav pa je kratek čas delovanja - posledica minljivosti endotermne reakcije med vodo in soljo.

Za podaljšanje reakcije se uporabljajo naslednja sredstva:

a) zaporedno raztapljanje obrokov soli;

b) regulacija med reakcijo kontaktne površine vode in soli;

c) uporaba soli v granulirani obliki s topnimi ali poroznimi ovojnicami granul.

Odsek II . eksperimentalni del

1. . Oprema.

Merilni valji, steklene skodelice 100-150 ml, steklene palice, tehnične tehtnice (200g,∆m\u003d 0,01 g), zunanji termometer, terilnica in pestilo, grelne naprave.

Reagenti: niz soliNaCl, NaNO 3, KNO 3 , NH 4 Cl, CO( NH 2 ) 2, NH 4 št 3, koncentrirana žveplova kislina, hipotermični paket "Appolo", bakreni ostružki, fenolftalein, natrijev hidroksid, difenilamin.

2.2. Določitev kvalitativne sestave vsebine hipotermalnega paketa "APPOLO" in njegove učinkovitosti.

Priloga 1

Na hladilnem paketu "APPOLO" ni označen kemična sestava, zato je bila opravljena kvalitativna analiza vsebine paketa.

Katione soli smo določili:

1. Opredelitev iona glede na barvo plamena in kvalitativne reakcije: v plamen smo prinesli steklene palice z raztopino proučevane soli. Plamen ni spremenil barve, kar pomeni, da v sestavi soli ni ionov, ki dajejo plamenu barvo:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , pribl 2+ itd. Med interakcijo raztopine soli z alkalijami med segrevanjem je mokri fenolftaleinski papir dobil svetlo škrlatno barvo, kar kaže na prisotnost amonijevega iona.

NH 4 + + Oh - = NH 3 + H 2 O

2. Določanje anionovSO 4 2- , št 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - itd. v smislu kakovostnih odgovorov. vidni znaki reakcije s sulfatnimi in fosfatnimi ioni niso opazili. Ko smo raztopini soli dodali bakrene ostružke in koncentrirano žveplovo kislino, se je sprostil rjav plin z značilnim vonjem in nastala je raztopina. modra barva, kar kaže na prisotnost nitratnega iona. Ko smo raztopini dodali difenilaminsko sol, se je pojavila temno modra barva.

Preučevana sol je amonijev nitrat.

4ŠT 3 - + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu 2+ + 2 ŠT 2 + 2H 2 O+SO 4 2-

Končno enačbe

NH 4 št 3 + NaOH = NaNO 3 +NH 3 + H 2 O

2) 4NH 4 št 3 + 2H 2 SO 4 + Cu = Cu(ŠT 3 ) 2 + 2 ŠT 2 + 2H 2 O + 2(NH 4 ) 2 SO 4

V hipotermalni embalaži APPOLO je bilo v prvi posodi 64,15 g amonijevega nitrata, v drugi posodi pa 60 ml vode.

Pri mešanju teh komponent hladilni učinek ustreza znižanju temperature za 22 stopinj ˚C.

2. Identifikacija učinkovitosti različnih sestav hladilnih mešanic.

Hlajenje: sol + voda (priloga št. 2).

Na tehničnih tehtnicah smo določili maso kozarca, kozarcu dodali zahtevano maso snovi ob upoštevanju njegove mase. Raztopino žveplove kisline z masnim deležem 50,54 % (elektrolitska kislina) smo izmerili z merilnim valjem, po predhodnem preračunu. UtežH 2 SO 4 = 12,6 g, gostota = 1,25 g/ml, prostornina raztopineH 2 SO 4 = 20 ml.

V= m/ W* str.

1 g snovi smo zmešali s 100 g vode pri 18 °C.

Tabela #1

CO(NH 2 ) 2

(sečnina)

50

-1 8

NH 4 št 3

107

-22

NH 4 št 3

13

-8

Hlajenje: voda + sol + sol (priloga št. 3).

Odtehtanim deležem soli smo dodali 100 ml vode.

Tabela številka 2

50 gCO(NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GNH 4 št 3 + 41,6 NaCl

-20

Zaključek: amonijev nitrat daje največji hipotermični učinek, če je raztopljen v vodi. Pri mešanju več soli se hipotermični učinek poveča. Mešanice soli dajejo večji hladilni učinek, vendar igra narava soli pomembno vlogo.

2.4 Odvisnost hladilnega učinka od agregatnega stanja topila.

Hlajenje: sol + sneg (glej prilogo št. 4).

G soli smo primešali 100 g snega.

Tabela #3

A, g

∆ T, °C

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO(NH 2 ) 2

(sečnina)

50

-18

Zaključek: Največji hipotermični učinek sta pokazala sečnina in natrijev klorid. Uporaba ledu ali snega daje večji hladilni učinek.

2.5. Odvisnost hladilnega učinka od koncentracije raztopljene snovi.

Pripravljena je bila mešanica snega in fino mlete kuhinjske soli določene koncentracije. Izmerili smo temperaturo nastale mešanice. Podatke smo predstavili v obliki tabele.

Odvisnost temperature mešanice snežne soli od njene sestave

Tabela št. 4

Zaključek: večja kot je vsebnost kuhinjske soli v mešanici, večji je hipotermični (hladilni) učinek. Maksimalno hlajenje do -21°C dosežemo s pripravo mešanice 3 delov snega in 1 dela soli. Z nadaljnjim povečanjem koncentracije soli se mešanica ne ohladi.

2.6. Paradoks H 2 SO 4 (konec) (Priloga št. 5)

Koncentrirana žveplova kislina daje hkrati močan hipertermični učinek, ko je raztopljena v vodis snegom daje dober hladilni učinek.

V prvem primeru je energija uničenja kristalne mreže kisline manjša od energije hidratacije kisline z vodo, zato je reakcija močno eksotermna.

V drugem primeru se je izkazalo, da je energija kristalne mreže ledu večja od energije hidratacije žveplove kisline z vodo, tj. Za taljenje ledu se porabi več toplote, kot se sprosti iz kombinacije kisline in vode.

H 2 SO 4 (konec)+100 g snega

12,6

-12

H 2 SO 4 (konec)+100 vode

12,6

+12

Splošni zaključek:

Izvedeni poskusi so potrdili hipoteze, ki smo jih postavili: dušikova gnojila in kuhinjska sol so poceni in zelo učinkovite snovi za pripravo hladilnih mešanic. Največji hipotermični učinek dajejo amonijev nitrat in soli sečnine, raztopljene v vodi.

Hladilni učinek je neposredno odvisen od vsebnosti soli v zmesi in agregatnega stanja topila.

Priporočila o načinu priprave hladilnih mešanic.

Zaključek.

Na koncu bi rad omenil, da me je delo na problemu "Mešanice hladilnih tekočin" zelo fasciniralo. Zase sem našel odgovore na svoja vprašanja, spoznal paradoksalne lastnosti nekaterih snovi (žveplova kislina). Izvedel sem, da se hladilne mešanice uporabljajo zelo široko in v različna področja dejavnosti: od vsakdanjega življenja do velikih industrijskih laboratorijev.

Za tiste, ki želijo samostojno pripraviti hladilne mešanice, je mogoče dati majhna priporočila:

1. Mešalna posoda mora biti dobro izolirana z neprevodniki toplote (plastika, polistiren), da se bolje izkoristi umetni mraz.

2. Mešanje opravite čim hitreje.

3. Mešane snovi morajo biti v fino razdeljenem stanju, da se poveča površina njihovega stika.

4. Seznam uporabljene literature.

A. I. Perevozchikov "Problem izkušnje interakcije žveplove kisline z vodo", ed. "Kemija v šoli" št. 7, 2011.

2. Določanje anionov soli





p Priloga 2 Hlajenje: sol + voda


Mešanica NH 4 št 3 + H 2 O





( NaCl + H 2 O )





( NaNO 3 + H 2 O )





(NH 4 Cl + H 2 O)
( CO(NH 2 ) 2 + H 2 O)

(sečnina)

Aplikacija št. 3 Hlajenje: voda + sol + sol



Aplikacija št. 4 Hlajenje: sol + sneg



NH 4 Cl + sneg NaCl +sneg




NaNO 3 +sneg

Priloga št. 5

Mešanice hladilnih tekočin

Nekateri plini so relativno visoka temperatura zavrite to
omogoča pridobivanje v tekoči obliki tudi doma
laboratorijih. Primer je dušikov dioksid (Tboil =
21,1°С), butan (Тbp = -0,5°С) in žveplov dioksid (Тbp = -10,0°С).
Shematski diagram naprave za utekočinjenje plina je precej preprost. Plin
dobimo v bučko z ustrezno reakcijo ali vzamemo iz balona.
Nato gre plin skozi U-cev s sušilnim sredstvom (npr.
kalcijev klorid) in vstopi v drugo cev v obliki črke U, spuščeno v
velika posoda s hladilno mešanico. V zadnji cevi je plin delno
kondenzira.

1 - bučka za proizvodnjo plina, 2 - v obliki črke U
cev s sušilnikom (zaradi enostavnosti se lahko izpusti), 3 - hlajenje
mešanica, 4 - cev v obliki črke U za plinsko kondenzacijo.

Najprej si poglejmo, kako pripraviti hladilne mešanice.

Obstaja veliko receptov za različne hladilne mešanice. Vendar
kemiki jih običajno uporabljajo le nekaj. Pri izbiri
mešanica hladilne tekočine velik pomen ima razpoložljivost komponent.
Najbolj dostopne mešanice, ki se pogosto uporabljajo v laboratoriju,
so navedeni spodaj.

1. Mešanica 3 ur snega (ali zdrobljenega ledu) in 1 ure kuhanja
sol vam omogoča, da dosežete temperaturo -21 ° C. Če potrebujete višjo
temperatura, sprememba razmerja led/sol.

Odvisnost temperature mešanice ledu in soli od njene sestave

2. Mešanica 1,5 ure šest vode kalcijev klorid CaCl 2 ·6H 2 O z 1 uro snega omogoča doseganje temperature -55°C.

3. Mešanica 1 ure amonijevega nitrata in 1 ure snega daje temperature do -20°C.

4. K dietil eter dodamo aceton, bencin ali alkohol
suhi led (trden ogljikov dioksid). Mešanica vam omogoča, da dosežete temperaturo
do -78°С.

5. Mešanica snega (leda) in
koncentrirane žveplove kisline, vendar ima ta mešanica pretežno
zgodovinskega pomena, saj je za žveplovo kislino mogoče najti več kot
racionalna uporaba.

V spodaj opisanih poskusih je bila uporabljena mešanica ledu in soli
razmerje 3 ure ledu in 1 uro soli. Komponente vmešane v plastiko
pladenj in mešanico prenesite v steklen kozarec ali kozarec. Za take
žarek tarč Bolje je, da ne uporabljate posod iz plastike, še bolje pa iz
Stiropor a, saj so ti materiali veliko manj toplotno prevodni kot
steklo. Vendar pa bo v steklenem kozarcu ali kozarcu izkušnja izgledala
bolj vizualno.

Na videz je kozarec s hladilno mešanico ledu in soli videti precej
običajno: kot da kosi ledu plavajo v vodi, če pa se spustiš v mešanico
epruveto z vodo, voda bo v približno minuti zmrznila, v kateri lahko
to je enostavno preveriti tako, da epruveto odstranite in jo obrnete na glavo.
Kmalu bodo zunanje stene kozarca prekrite z zmrzaljo - to
vlaga iz zraka kondenzira in zmrzne.