ГБОУ лицей № 000 имени Пабло Неруды.
Тезисы
Охлаждающие и нагревающие агенты на основе водных растворов солей
При растворении веществ происходит два процесса: разрушение их структуры, сопровождающееся затратами энергии, и взаимодействие образующихся частиц с молекулами растворителя, сопровождающееся выделением энергии. В зависимости от соотношений поглощаемой и выделяемой энергии раствор может нагреваться или охлаждаться. Используя широкодоступные реагенты и информацию об энергетике растворения этих веществ и химических взаимодействий между ними, возможно создать охлаждающие и нагревающие смеси для применения в бытовых условиях. Цель моей работы – изучить влияние химической природы солей на тепловой эффект их растворения в воде. Перед началом работы я поставила перед собой следующие задачи: 1. Измерить понижение или повышение температуры воды при растворении в ней различного количества хлоридов, нитратов, сульфатов, ацетатов. 2. Определить возможность использования рассматриваемых солей для создания препаратов для охлаждения и нагревания различных объектов. 3. Изучить и сравнить эффективность кристаллизационных и химических грелок.
Экспериментальная часть моей работы состояла, в основном, в приготовлении нагревающих и охлаждающих смесей. Первые можно разделить на три типа по способу действия: на основе растворения солей в воде; на основе кристаллизации пересыщенного раствора; на основе протекания химической реакции. Охлаждающие же смеси готовились только растворением солей в воде. Измерения температуры растворов проводили, начиная с комнатной или с 0°С. В ходе работы мной было исследовано 11 солей, таких как: хлориды натрия, калия, кальция; нитраты натрия, калия, аммония; сульфат меди безводный, пятиводный сульфат меди; шестиводный хлорид кальция; ацетат натрия, сульфат натрия. В результате исследования сделаны следующие выводы: 1. Наиболее эффективным реагентом для создания нагревающей смеси является хлорид кальция, который позволяет повысить температуру раствора почти на 50 градусов. 2. Наилучший реагент для охлаждающей смеси – нитрат аммония, который может понизить температуру раствора на 20 градусов. 3. Кристаллизационная грелка на основе пересыщенного раствора ацетата натрия нагревается сильнее (более, чем на 20 градусов), чем грелка на основе пересыщенного раствора сульфата натрия (на 5-8 градусов), однако вторая дольше сохраняет полученную температуру. 4. Химическая грелка на основе реакции между сульфатом меди, хлоридом натрия и алюминием нагревается на 16 градусов и сохраняет данную температуру на протяжении 1,5-2 часов. 5. Такие соли, как хлорид кальция и сульфат меди повышают температуру раствора, а гидраты этих солей наоборот понижают её. 6. Хлориды и нитраты натрия и калия, а также гидраты хлорида кальция и сульфата меди незначительно понижают температуру раствора (не более чем на 10 градусов). 7. Безводный сульфат меди незначительно повышает температуру раствора (менее чем на 7 градусов). 8. Охлаждающие и нагревающие смеси на основе растворения солей в воде очень короткое время сохраняют полученную температуру (по истечении 10 минут температура раствора становится практически равной начальной).
