Hladilne mešanice proti zmrzovanju nacl in suhega ogljikovega dioksida. Pridobivanje hladilnih mešanic iz plinov

Na podlagi pridobljenih podatkov o koncentraciji je mogoče izpeljati najcenejše, najbolj ekonomične, okolju prijazne in enostavne za uporabo mešanice.

Kaj so krio-zmesi? V znanstveni literaturi te besede skoraj nikoli ne najdemo. Uporablja se izraz "hladilne mešanice".

Kot pove že ime, so to mešanice, zasnovane za proizvodnjo umetnega mraza. Glavna, najbolj znana zmes je NaCl + H2O, znana kot hlajenje z ledom in soljo.

Obstajata dve vrsti krio mešanic (sol + voda in sol + kislina).

Med mešanice hladilnih sredstev se štejejo tudi antifrizi (tekočine proti zmrzovanju). Uporabljajo se v sistemih za hlajenje motorjev.

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

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

2) (NH4) 2SO4 + H2O

3) NaCl + H2O (led)

4) CaCl2 * 6H2O + H2O (led)

Mešanice soli in kisline so nevarne in dajejo prenizke temperature za moje namene. Zato jih ne uporabljam.

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

Od drugih se razlikuje po odsotnosti vrednosti pri koncentracijah 50-70%, to je posledica prehoda reakcije iz endotermne v eksotermno, ko koncentracija soli v zmesi doseže nad 40%. Ta učinek je razložen z naravo reakcijskih snovi in ​​agregatnim stanjem zmesi med njeno pripravo (sneg se začne aktivno topiti, in ko se dehidriran kalcijev klorid zmeša z vodo, je reakcija izjemno eksotermna), oziroma reakcije Absorpcija in sproščanje toplote potekata vzporedno, s prehodom v eksotermno s povečanjem vsebnosti soli.

Sistemi №1,2,3 potekajo skoraj vzporedno z osjo X. A tako se zdi samo na tem grafu. Samo cena delitve temperaturne lestvice = 5 (!) 0С.

Za ilustrativni primer lahko vzamemo sl. 2, njegova 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 najboljša koncentracija 10 % NH4NO3.

Odkritja

To lahko vidite že leta 1550. je bila prva omemba "hladilnih mešanic". V tem primeru o postopku hlajenja vode z uporabo kalijevega nitrata. Hladilnik je bil izumljen leta 1844. Charles Smith Piazzi.

Aplikacija

Hladilne mešanice, ki sem jih pripravil, lahko uporabimo za različne namene. Na primer z uporabo NaCl + sneg lahko dobro ohladite sok in hrano. Seveda, če v hladilniku ni prostora. Ta mešanica se lahko uporablja tudi za konzerviranje hrane, saj je okolju prijazna in neškodljiva.

Za popolnejše hlajenje na -400C se uporablja mešanica CaCl2 * 6H2O + H2O. V svojih poskusih sem dosegel minimalno temperaturo pri 50 % koncentraciji. To je enako ~ 370C.

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

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

Praktični zaključek iz mojega dela je lahko naslednji.

S pomočjo teh mešanic lahko določite kakovostno sestavo izdelka. Na primer maslo, kisla smetana, mleko, bencin. To se naredi po principu plovila v plovilu. V večjo posodo vlijemo pripravljeno krio-zmes, vanjo pa damo manjšo posodo z zahtevano sestavino. Po tem se en senzor termistorja da v mešanico, drugi v posodo z izdelkom. Izvede se serija meritev. Iz krivulj hlajenja različnih komponent izdelka lahko ugotovite količino določene snovi v testni tekočini.

1. Hlajenje hrane.
Nekaj ​​peletov suhega ledu nalijte v termos ali posodo z dvojno steno, prelijte z navadnim ledom, nato dodajte hrano ali pijačo. Najbolje je, da suh led ne pride v neposreden stik s hrano. temperatura suhega ledu -78,33 °C. Hrano lahko tako shranjujemo 5 do 7 dni.

2. Zamrzovanje hrane.
Suh led je treba položiti na živila. Zavijanje suhega ledu v papir bo podaljšalo čas izhlapevanja.

3. Nastajanje megle.

V veliko kovinsko skodelico nalijte vročo vodo, nato dodajte pelete suhega ledu. Nastala bo gosta gosta megla, ki se bo širila po tleh. Tako ustvarjajo meglo na odru in nočnih klubih. Ta postopek je bolje izvajati v prezračevanem prostoru. Na enak način lahko ustvarite meglo v bazenu ali jacuzziju.

Video: Alkohol z ledom

4. Hlajenje in zamrzovanje.
Zmogljivost suhega ledu je 15-krat večja od zmrzovalne zmogljivosti vodnega ledu, čas izhlapevanja suhega ledu pa je lahko 5-krat daljši od talnega vodnega ledu. Mešanica suhega in vodnega ledu se lahko uporablja za hlajenje hrane, piva in pivskih sodov. Uporaba samo suhega ledu lahko zamrzne pivo ali poškoduje sodčke.

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

6. Poje metal.
Ko kovina pride v neposreden stik s suhim ledom, začne kovina oddajati glasen, prodoren zvok. Ta poskus lahko izvedemo tako, da kovinsko žlico položimo na suh led. V žlico lahko nalijete malo vode, da opazujete proces njenega zamrzovanja. Bodite previdni, saj se bo pri dolgotrajnem stiku žlica dovolj ohladila, da bi pri neposrednem stiku poškodovala kožo.

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

8. Strel.
Če v škatlo iz plastične folije vstavite nekaj peletov suhega ledu, jo zaprite s pokrovom in malo počakajte, lahko pokrov strelja več metrov. Na enak način lahko izstrelite rakete z vodo, vendar to zahteva posebne naprave.

9. Napihovanje gumijastega balona ali balona.
V kroglico lahko daš suh led, jo tesno zapreš in vržeš v bazen ali kakšno vodno telo. Sprva se bo krogla potopila, a ko se napolni s plinom, se dvigne na površje in eksplodira.

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 svetloba potuje počasneje skozi steklo kot skozi zrak ali vakuum. Dobite lahko kroglico, napolnjeno z ogljikovim dioksidom. vanjo damo suh led. Kroglico, napolnjeno z ogljikovim dioksidom, držite na razdalji približno 30 cm od ušesa - zvoke, ki prehajajo skozi njo, je treba okrepiti.

11. Gaziranje pijač.
V kozarec nalijemo pitno vodo in vanjo dodamo nekaj zrnc suhega ledu, ko led izhlapi, mora biti voda rahlo gazirana.

12. Odstranjevanje talnih ploščic.
Keramične ploščice lahko odstranite s tal tako, da po površini potresete nekaj suhega ledu. Ploščice je lažje odstraniti zaradi hlajenja in stiskanja. Ta postopek lahko traja dolgo, da odstranite veliko število ploščic, vendar je zelo priročno odstraniti 1-2 ploščice.

13. Boj proti glodalcem.
Če granuliran suhi led vlijemo v glodavčevo jamo, bo čez nekaj časa ogljikov dioksid iz njega izrinil kisik in preprečil dostop zraka do prsnega koša glodalca. Da bi dosegli polni učinek, morate poskrbeti, da rov ni skozi.

Za ta preprost lifehack potrebujete le led in sol.

Previdnostni ukrepi

Da se izognete toplotnim opeklinam, pri ravnanju s hladilnimi mešanicami uporabljajte zaščitne rokavice in oblačila z dolgimi rokavi.

Reagenti in oprema:

• led (750 g);
• namizna sol (natrijev klorid, 250 g);
• steklene posode (2 kosi);
• steklenica s pijačo.

Navodila po korakih

V velikem kozarcu zmešajte led in sol v razmerju 3:1. Hladilna mešanica je pripravljena. Sedaj damo napitek v hladilno mešanico. Pijača je bila pri sobni temperaturi, zdaj pa do -2 ° C! Zdaj je pripravljen za jesti!

Razlaga procesov

Hladilne mešanice so sestavljene iz dveh ali več trdnih (ali trdnih in tekočih) snovi. Z mešanjem "vzamejo" toploto in znižajo temperaturo od zunaj. Procese, pri katerih se toplota absorbira iz okolja, imenujemo endotermni. Hladilna mešanica ledu in kuhinjske soli v razmerju 3:1 lahko povzroči temperature do -21 °C. Za izboljšanje učinka lahko spremenite razmerje med soljo in ledom ali pa čez posodo položite led ali sneg in nato potresete s soljo. Mešanica ledu in klorida lahko zniža temperaturo na -55 ° C. Trden ogljikov dioksid (), pomešan z dietil etrom 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 proračunski izobraževalni zavod

"Srednja šola št. 11"

Znanstveno društvo študentov

Raziskave

"Hladilne mešanice"

Opravljeno delo:

Učenec 9 "v" razreda

MBOU "Srednja šola št. 11"

Baranova Yana

Nadzornik:

Olga Ovčinnikova

Balakhna

2013 g.

VSEBINA

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

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

1.3 Razvrstitev kriogenih zmesi ....……………………………………...…. 6

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

1.5. Uporaba krio-zmesi v industriji in vsakdanjem življenju...…………….… .9

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

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

2.2. Določanje kvalitativne sestave vsebine hipotermične embalaže "APPOLO" in njene učinkovitosti ……………………………………… 12

2.3 Identifikacijaučinkovitost različnih sestavov hladilnih mešanic ………………………………………………………… .13

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

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

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

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

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

5. Dodatki ………………………………………………………………………… ..18

Uvod.

Relevantnost dela.

V vsakdanjem življenju se pogosto srečujemo s pojavi, ki nam porajajo številna vprašanja.

Zakaj se pri raztapljanju nekaterih dušikovih gnojil, ki se uporabljajo za prehrano rastlin, dobljene raztopine ohladijo?

Zakaj je hladneje stati na slani kaši (mešanici snega in soli) kot samo na snegu?

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

Zakaj koncentrirana žveplova kislina v mešanici s snegom daje močan hladilni učinek, v vodi pa močno segrevanje?

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

Namen dela:

Preučiti in analizirati informacije o hladilnih mešanicah in eksperimentalno identificirati najpreprostejše in najučinkovitejše sestave hladnih mešanic.

Delovne naloge:

Zberite in analizirajte literaturo o hladilnih mešanicah.

Empirično določite sestavo vodno-solnega hipotermične embalaže "APPOLO".

Eksperimentalno razkriti 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 na osnovi dušikovih gnojil in kuhinjske soli.

Učinek hlajenja je odvisen od agregacijskega stanja topila in koncentracije topljenca.

Raziskovalne metode:

Aktualniška metoda je določanje vrednosti določene raziskave;

Iskanje

Metoda praktičnega raziskovanja;

Metoda analize in posploševanja

POGLAVJE 1. Pregled literature na to temo

1. Kaj so hladilne mešanice (krio mešanice).

Krio mešanica je neologizem (grškikryos- led).Zato je v znanstveni literaturi ta beseda precej redka. Pogosteje se ta beseda nadomesti s frazo "hladilna mešanica". tosistemi dveh ali več trdnih ali trdnih in tekočih snovi, pri mešanju se 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 nižje temperature 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.Tudi v industriji se hladilne tekočine pogosto uporabljajo. Najpogostejša hladilna tekočina je voda. Najbolj razširjene so hladilne tekočine na osnovi polihidričnega alkohola - etilen glikola.

Za dosego najnižje temperature se snovi, vključene v hladilno zmes, vzamejo v količinah, ki ustrezajo točki kriohidrata.Kriohidratna točka je temperatura, pri kateri raztopina določene snovi zmrzne, z drugimi besedami, to je najnižja temperatura, ki jo lahko dosežete z mešanjem komponent določene mase.

Hladilnih mešanic je veliko, saj na splošno lahko za hlajenje služi vsaka kemična reakcija (vključno z raztapljanjem), ki poteka z absorpcijo toplote. Uporaba te ali one hladilne mešanice je odvisna od tega, kaj je pri roki in od želenega znižanja temperature.

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

Raztapljanje kot sredstvo za pridobivanje umetnega mraza se uporablja že dolgo; Rimljani so na primer uporabljali raztapljanje kalijevega nitrata v vodi za hlajenje vina. Enako metodo hlajenja je ponovno uporabil fizik.BlazijVillafrancav Rimu leta 1550LatinusTancredusv Neaplju 1607; vzel je mešanico snega s salitro; Končno Santorio omenja mešanico zdrobljenega ledu in kuhinjske soli leta 1626. Isto mešanico so ljudje, imenovani Estonci, uporabljali za zamrzovanje tekočin, pa tudi mrtvih. V srednjem veku so za izdelavo sladoleda uporabljali hladilne učinke. Kot zamrzovalnik je bil uporabljen sod snega in soli.

Že v začetku 17. stoletja so se razvile prve formule za hladilne mešanice.

1665 označuje leto, ko je Robert Boyle objavil delo, ki vsebuje teoretične temelje za pridobivanje mraza.In že leta 1686Marriott je eksperimentalno potrdil Boylove teorije.

1685 - Philip Lahir je prejel vodni led v posodi, napolnjeni z amoniakom na zunanji strani.
Leta 1810. Leslie je zgradil prvo tovarno umetnega ledu, ki jo pozna zgodovina.

Kmalu (1834) je Peltier odkril načelo, ki je postavilo temelje za razvoj termoelektričnih hladilnih strojev.

Leta 1844.Charles Smith Piazzikončno izumil hladilnik.

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

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

Danes se hladilne mešanice uporabljajo v gospodinjstvu, v 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.

Glavni izumitelji "krio-zmesi" so:

Robert Boyle

 zakon razmerja tlaka, prostornine in temperature

 teoretična osnova za pridobivanje hladu

William Cullen

 izdelava ledu z uporabo vakuuma

 izdelava stroja za kompresijo hlapov

Mihail Vasiljevič Lomonosov

 ustvarjanjeteorija naravnega prezračevanja

Nern

 vv vakuumskih pogojih voda zamrzne, ko se vodna para odstrani (hlape, ki jih absorbira 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.Hlajenje mešanic 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 TAKO 4

NH 4 Cl

KNO 3

HCl(konec)

Na 2 TAKO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 TAKO 4

HNO 3 (2:1)

Na 3 PO 4

HNO 3 (2:1)

Na 2 TAKO 4

NH 4 NE 3

H 2 TAKO 4 (1:1)

Na 2 TAKO 4

Hladilne mešanice s trdnim ogljikovim dioksidom

1.4. Teoretična utemeljitev hipotermičnega učinka hladilnih mešanic.

V lastnostih zmesi je zanimiva zakonitost: tališče zmesi več snovi je nižje od tališča vsake od čistih snovi posebej. Tališče čiste vode (v obliki ledu ali snega) 0 0 C. Če ledu dodamo primesi kuhinjske soli, se led začne topiti pri nižjih temperaturah pod ničlo. Tališče je odvisno od razmerja ledu in soli, hitrosti mešanja in celo stopnje drobljenja ledu.Led je tako kot vsako telo, trdno ali tekoče, sistem molekul, ki imajo vibracijska (toplotna) gibanja in se hkrati medsebojno privlačijo; medtem ko ta sistem ostaja v enem od stanj mobilnega ravnotežja, fizično (in kemično) stanje telesa ostaja nespremenjeno. Ko pridejo delci ledu in soli v stik, pride do kemične interakcije, medsebojna privlačnost med delci ledu oslabi, led se topi; toplota se nato absorbira. Hkrati interakcijo soli z vodo (hidracijo) spremlja sproščanje toplote. Končni rezultat je določen z razliko med količinami toplote, absorbirane med taljenjem ledu, in toploto kombinacije soli z vodo. Ker je prvi v tem primeru boljši od drugega, se zmes ohladi. Posoda, v kateri poteka mešanje, mora biti seveda dobro izolirana s toplotnimi izolatorji, da se umetno mraz v celoti izkoristi, samo mešanje pa poteka čim hitreje; za to je treba vse trdne snovi, kot so led, soli, fino zmleti. Navedena razlaga pojava hlajenja je uporabna tudi za raztapljanje soli v vodi, le da pri raztapljanju številnih soli kemična interakcija med topilom in snovjo, ki se raztaplja, ni tako jasno izražena. Ko se več soli pomeša z vodo ali snegom, lahko pride do kompleksnejših pojavov, dvojnega razpada soli ipd.

Na splošno je toplotni učinek raztapljanja sestavljen iz toplotnih učinkov dveh stopenj:

uničenje kristalne mreže, ki se pojavi s porabo energije

nastajanje hidratov, ki ga spremlja sproščanje energije

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

1.5. Aplikacija krio mešanice v industriji in vsakdanjem življenju.

Danes se hladilne mešanice uporabljajo v gospodinjstvu, v 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 krio-zmesi v vsakdanjem življenju, v medicini in v laboratoriju:

1) hitro hlajenje pijače ali hrane;

2) shranjevanje hrane za kratek čas, če v topli sezoni ni hladilnika;

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

4) ločitev dveh tekočin, ki se ne mešata, od katerih ima ena nizko ledišče (benzen-voda).

Tekoče mešanice (tekočine)

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

 Hladilne tekočine z nizko stopnjo zmrzovanja so namenjene uporabi v sistemih za hlajenje motorjev.

Tekočine za mazanje in hlajenje.

Obdelava kovin

 Rezkanje (odvajanje toplote iz rezalnih orodij)

 Deli z navojem

 Valjanje pločevine

Trdne mešanice

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

• Zamrzovanje hlapov živega srebra (metanol + trdni ogljikov dioksid)

Ledeniki, v katerih je zagotovljena temperatura blizu nič, se uporabljajo v kmetijstvu, deloma v trgovini in mlečni industriji, predvsem za shranjevanje hitro pokvarljivih izdelkov.

V medicini

Lokalna hipotermija je terapevtski učinek hladnih dejavnikov na omejena področja telesa, ki znižajo temperaturo tkiv, ki niso pod mejo njihove kriorezistence (5-10 ° C).

Hladilna sredstva, ki se trenutno uporabljajo, vsebujejo anorgansko sol in vodo, ki sta ločeni z pregrado. Ko se septum zlomi, se sol raztopi v vodi z endotermnim učinkom. Industrija proizvaja takšne vrečke pod blagovno znamko Snezhok, Appolo, Mirali itd. Obstajata dve glavni vrsti terapevtskih paketov za hlajenje telesnih tkiv. Prvi temeljijo na uporabi endotermne reakcije, ki nastane, ko se nekatere soli raztopijo v vodi. Takšne vrečke so priročne za uporabo na terenu, saj ne potrebujejo zunanje hladne privlačnosti. Toda z nizko toplotno zmogljivostjo paketi takojšnjega delovanja niso učinkoviti v vročih podnebjih in ne morejo zagotoviti optimalne stopnje hipotermije za različne medicinske indikacije.

Delovanje embalaže druge vrste temelji na predhodnem kopičenju hladu z vsebino embalaže (na primer gela) v hladilni komori. Takšne vrečke imajo visoko toplotno kapaciteto, vendar ne morejo zagotoviti takojšnjega terapevtskega učinka, ne da bi jih prej nekaj ur ohladile v zamrzovalniku. Glavna pomanjkljivost takšnih naprav pa je kratkotrajnost delovanja - posledica minljivosti endotermne reakcije med vodo in soljo.

Za podaljšanje reakcije se uporabljajo naslednja sredstva:

a) zaporedno raztapljanje delov soli;

b) regulacija kontaktne površine vode in soli med reakcijo;

c) uporaba soli v granulirani obliki s topnimi ali poroznimi lupinami zrnc.

Odsek II ... eksperimentalni del

1. ... oprema.

Graduirani cilindri, steklene skodelice 100-150 ml, steklene palice, tehnične tehtnice (200 g,Δm= 0,01 g), zunanji termometer, malta in pestič, grelne naprave.

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

2.2. Določanje kvalitativne sestave vsebine hipotermične embalaže "APPOLO" in njene učinkovitosti.

Priloga 1

Kemična sestava ni navedena na hladilnem paketu APPOLO, zato je bila opravljena kvalitativna analiza vsebine embalaže.

Določeni so bili kationi soli:

1. Določanje ionov po barvi plamena in kvalitativne reakcije: v plamen smo vnesli steklene palice z raztopino testne soli. Plamen ni spremenil svoje barve, kar pomeni, da v soli ni ionov, ki dajejo plamenu barvo:Na + , K + , Cu 2+ , Ba 2+ , pribl 2+ , itd Ko raztopina soli interagira z alkalijo, je pri segrevanju mokri fenolftaleinski papir dobil svetlo škrlatno barvo, kar kaže na prisotnost amonijevega iona.

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

2.Določanje anionovTAKO 4 2- , NE 3 - , PO 4 3- , Cl - , Br - , itd s kvalitativnimi reakcijami. Vidnih znakov reakcije s sulfatnimi in fosfatnimi ioni niso opazili. Ko smo raztopini soli dodali bakrene sekance in koncentrirano žveplovo kislino, se je sprostil rjav plin z značilnim vonjem in nastala je modra raztopina, ki kaže na prisotnost nitratnega iona. Ko smo raztopini dodali difenilaminsko sol, se je pojavila temno modra barva.

Raziskana sol je amonijev nitrat.

4NE 3 - + 2H 2 TAKO 4 + Cu = Cu 2+ + 2 NE 2 + 2H 2 O + SO 4 2-

Konec enačb

NH 4 NE 3 + Na OH = Na NO 3 + NH 3 + H 2 O

2) 4NH 4 NE 3 + 2H 2 TAKO 4 + Cu = Cu (ŠT 3 ) 2 + 2 NE 2 + 2H 2 O + 2 (NH 4 ) 2 TAKO 4

Hipotermična embalaža APPOLO je vsebovala 64,15 g amonijevega nitrata v prvi posodi in 60 ml vode v drugi posodi.

Ko se te komponente pomešajo, učinek hlajenja ustreza temperaturnemu padcu 22 stopinj ˚C.

2. Razkrivanje učinkovitosti različnih sestavkov hladilnih mešanic.

Hlajenje: sol + voda (Priloga # 2).

Maso stekla smo določili na tehnični tehtnici, kozarcu dodali potrebno maso snovi ob upoštevanju njegove mase. Raztopino žveplove kisline z masnim deležem 50, 54 % (elektrolitska kislina) smo izmerili z merilnim cilindrom, po predhodnem ponovnem izračunu. UtežH 2 TAKO 4 = 12,6 g, gostota = 1,25 g / ml, prostornina raztopineH 2 TAKO 4 = 20 ml.

V= m/ W* str.

In g snovi zmešamo s 100 g vode pri 18 ° C.

Tabela št. 1

CO (NH 2 ) 2

(sečnina)

50

-1 8

NH 4 NE 3

107

-22

NH 4 NE 3

13

-8

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

Natehtanim porcijam soli smo dodali 100 ml vode.

Tabela 2

50 gCO (NH 2 ) 2 + 36 NaCl

-15

41,6 GNH 4 NE 3 + 41,6 NaCl

-20

Izhod: največji hipotermični učinek povzroči amonijev nitrat, ko ga raztopimo v vodi. Ko se meša več soli, se hipotermični učinek poveča. Solne mešanice imajo večji učinek hlajenja, vendar igra narava soli pomembno vlogo.

2.4 Odvisnost učinka hlajenja od agregacijskega stanja topila.

Hlajenje: sol + sneg (glej Dodatek #4).

In g soli smo zmešali s 100 g snega.

Tabela 3

A, d

∆ T, °C

NaCl

36

-18

NaNO 3

75

-14

NH 4 Cl

30

-12

CO (NH 2 ) 2

(sečnina)

50

-18

Izhod: največji hipotermični učinek sta pokazala sečnina in natrijev klorid. Uporaba ledu ali snega bo povečala učinek hlajenja.

2.5. Odvisnost učinka hlajenja od koncentracije topljenca.

Pripravljena je bila mešanica snega in fino zmlete kuhinjske soli določene koncentracije. Izmerili smo temperaturo nastale zmesi. Podatki so bili predstavljeni v obliki tabele.

Odvisnost temperature mešanice snežne soli od njene sestave

Tabela 4

Izhod: višja kot je vsebnost kuhinjske soli v mešanici, večji je hipotermični (hladilni) učinek. Največje hlajenje na temperaturo -21 ° C dosežemo pri pripravi mešanice 3 delov snega in 1 dela soli. Z nadaljnjim povečanjem koncentracije soli se mešanica ne ohladi.

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

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

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

V drugem primeru se je izkazala energija kristalne mreže ledu večja od energije hidratacije žveplove kisline z vodo, t.j. več toplote se porabi za taljenje ledu, kot se sprosti pri kombinaciji kisline z vodo.

H 2 TAKO 4 (konec)+100 g snega

12,6

-12

H 2 TAKO 4 (konec)+100 voda

12,6

+12

Splošni zaključek:

Opravljeni poskusi so potrdili naše hipoteze: dušikova gnojila in kuhinjska sol so poceni in precej učinkovite snovi za pripravo hladilnih mešanic. Največji hipotermični učinek imajo soli amonijevega nitrata in sečnine, ko sta raztopljeni v vodi.

Učinek hlajenja je premosorazmeren z vsebnostjo soli v zmesi in agregacijskim stanjem topila.

Priporočila o načinu priprave hladilnih mešanic.

Zaključek.

Za zaključek bi rad omenil, da me je delo na problemu "hladilnih mešanic" zelo prevzelo. Zase sem našel odgovore na svoja vprašanja, spoznal paradoksalne lastnosti nekaterih snovi (žveplova kislina). Izvedel sem, da se hladilne mešanice uporabljajo zelo široko in na različnih področjih delovanja: od vsakdanjega življenja do velikih industrijskih laboratorijev.

Za tiste, ki želijo samostojno pripraviti hladilne mešanice, lahko daste majhna priporočila:

1. Posoda, v kateri poteka mešanje, mora biti dobro izolirana s toplotnimi izolatorji (plastika, polistiren), da lahko v celoti izkoristimo umetni mraz.

2. Zmešajte čim hitreje.

3. Snovi, ki jih je treba mešati, morajo biti v fino zmletem stanju, da se poveča njihova kontaktna površina.

4. Seznam uporabljene literature.

A. I. Perevozchikov "Problematična izkušnja interakcije žveplove kisline z vodo" izd. "Kemija v šoli" št. 7, 2011.

2.Določanje solnih anionov





NS Dodatek št. 2 Hlajenje: sol + voda


Mešanica NH 4 NE 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)

Dodatek #3 Hlajenje: voda + sol + sol



Dodatek #4 Hlajenje: sol + sneg



NH 4 Cl + sneg NaCl + sneg




NaNO 3 + sneg

Dodatek #5

Hladilne mešanice

Nekateri plini imajo relativno visoko vrelišče, kar
omogoča, da jih dobite v tekoči obliki tudi doma
laboratoriji. Primer je dušikov dioksid (Bp =
21,1 °C), butan (bp = -0,5 °C) in žveplov dioksid (bp = -10,0 °C).
Shematski diagram naprave za utekočinjanje plina je precej preprost. plin
pridobljeno v bučki z uporabo primerne reakcije ali vzeto iz balona.
Plin nato prehaja skozi cev v obliki črke U 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 sušilnim sredstvom (zaradi preprostosti ga je mogoče izpustiti), 3 - hlajenje
mešanica, 4 - cev v obliki črke U za kondenzacijo plina.

Najprej si oglejmo, kako pripraviti hladilne mešanice.

Obstaja veliko receptov za različne hladilne mešanice. ampak
kemiki jih običajno uporabljajo le nekaj. Pri izbiri
razpoložljivost komponent je zelo pomembna za hladilno mešanico.
Najbolj dostopne mešanice, ki se pogosto uporabljajo v laboratoriju,
so podane spodaj.

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

Odvisnost temperature mešanice ledu in soli od njene sestave

2. Mešanica 1,5 h heksahidrata kalcijevega klorida CaCl 2 · 6H 2 O z 1 h snega omogoča doseganje temperature -55 °C.

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

4. Dodajte v dietil eter, aceton, bencin ali alkohol
suh led (trden ogljikov dioksid). Mešanica vam omogoča, da dosežete temperaturo
do -78 °C.

5. Mešanica snega (led) in
koncentrirano žveplovo kislino pa ima ta mešanica pretežno
zgodovinski pomen, saj za žveplovo kislino več
racionalna uporaba.

Spodaj opisani poskusi so uporabili mešanico ledu in soli
razmerje 3 žličke ledu in 1 žlička soli. Komponente so pomešane v plastiko
pladenj in zmes prestavimo v steklen kozarec ali kozarec. Za všeč
ciljni žarek uporabite plastične posode, ali še bolje iz
stiropor a, saj so ti materiali veliko manj toplotno prevodni kot
steklo. Vendar pa bo v steklenem kozarcu ali kozarcu izkušnja videti tako
bolj jasno.

Kozarec z ledeno-solno hladilno mešanico je videti precej
običajno: kot kosi ledu plavajo v vodi, vendar če jih potopimo v mešanico
epruveto z vodo, bo voda zmrznila v kakšni minuti, kaj lahko
enostavno preverite tako, da odstranite epruveto in jo obrnete na glavo.
Kmalu bodo zunanje stene pločevinke pokrite z zmrzaljo - to je
vlaga iz zraka kondenzira in zmrzne.