22 Dicembre 2021
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Qual è la reazione chimica in un impacco caldo?

Impacchi caldi e freddi

Cristallo Risko
Sviluppatore del prodotto

Una discussione sugli impacchi chimici caldi e freddi può davvero scaldare una lezione in classe sulla termochimica. Nella seguente attività, gli studenti usano un calorimetro a tazza da caffè per misurare il calore della soluzione di un sale chimico usando 3 masse diverse. Si raccomanda, per sicurezza e per un’esperienza di chimica più verde, che gli studenti usino cloruro di ammonio per gli impacchi freddi e cloruro di calcio per gli impacchi caldi. Se i prodotti chimici sono limitati, considera di far lavorare metà degli studenti con 1 prodotto chimico e metà con l’altro. Dopo che gli studenti hanno misurato il calore della soluzione per le 3 masse, tracciano un grafico dei loro dati (cambiamento di temperatura rispetto alla massa) e tracciano una linea di miglior adattamento. La linea del miglior adattamento può essere usata per determinare quale massa di sostanza chimica è necessaria per raggiungere una specifica temperatura. Gli studenti poi progettano un impacco caldo e/o freddo che utilizza 100 mL di acqua e che può essere attivato quando necessario. Assicuratevi di rivedere i progetti degli studenti prima di permettere loro di svolgere l’attività e che gli studenti comprendano e seguano i protocolli di sicurezza appropriati.

Sfondo

Calorimetria

La calorimetria è la scienza che misura il calore. Molte trasformazioni chimiche e fisiche coinvolgono il trasferimento di energia sotto forma di calore. La grandezza e la direzione del calore possono essere determinate usando un calorimetro. Nelle reazioni che avvengono in soluzioni acquose, l’energia viene trasferita o sottratta all’acqua. Un calorimetro è un apparecchio isolato che impedisce al calore di entrare o uscire dal sistema. Poiché l’esperimento viene eseguito a pressione costante (atmosferica), il cambiamento di temperatura dell’acqua che viene misurato è dovuto all’entalpia di reazione (calore di reazione). Il calore di reazione può essere calcolato utilizzando i valori misurati per il cambiamento della temperatura dell’acqua.

Il trasferimento di calore, o cambiamento di entalpia in una reazione ( qrxn ), è legato alla massa della soluzione (m), la capacità termica specifica della soluzione (c), e il cambiamento di temperatura (ΔΤ = Τfinale – Τiniziale).

La capacità termica specifica di una sostanza è la quantità di energia necessaria per sollevare 1 g della sostanza di 1° C. La capacità termica specifica dell’acqua è 4,186 J / (° C × g). Negli esperimenti condotti in soluzione acquosa, la capacità termica specifica dell’acqua è generalmente utilizzata.

Impacchi caldi e freddi istantanei

Molti impacchi caldi e freddi istantanei funzionano sciogliendo un sale in acqua. Quando il sale si dissocia, il calore viene rilasciato in una reazione esotermica o assorbito in una reazione endotermica. Gli impacchi freddi istantanei commerciali usano tipicamente nitrato di ammonio o urea come componente salina; gli impacchi caldi usano spesso solfato di magnesio o cloruro di calcio. Queste reazioni avvengono in modo simile. Quando il sale è dissolto in acqua, i legami ionici del sale si separano. Questo processo richiede energia, che si ottiene dall’ambiente circostante. Gli ioni poi formano legami con l’acqua, un processo che rilascia energia. Se viene rilasciata più energia di quanta ne venga assorbita, allora il processo è esotermico, facendo sentire la soluzione più calda. Se viene assorbita più energia di quella rilasciata, il processo è endotermico e la soluzione risulta più fredda.

Commercialmente, ci sono altri 2 tipi comunemente venduti di impacchi caldi istantanei. Uno si riscalda quando è esposto all’aria. Questo impacco caldo funziona come il ferro reagisce con l’ossigeno per formare ossido di ferro (III), una reazione esotermica. L’altro tipo si basa sul super raffreddamento dell’acetato di sodio. Riscaldando la soluzione, questa può diventare supersatura. Senza un cristallo seme, l’acetato di sodio rimarrà in soluzione mentre si raffredda. Questo tipo di impacco caldo contiene tipicamente un disco metallico che fornisce un sito per la cristallizzazione quando viene depresso. Quando l’acetato di sodio forma una disposizione regolare dei cristalli, il calore viene rilasciato. Questo impacco caldo è riutilizzabile in quanto può essere rigenerato in acqua bollente per formare ancora una volta la soluzione supersatura.

Sicurezza

Utilizzare questa attività solo in conformità con le pratiche di sicurezza di laboratorio stabilite, compresi i dispositivi di protezione personale appropriati (DPI) come guanti, occhiali di protezione contro gli spruzzi di sostanze chimiche e camici o grembiuli da laboratorio. Assicurarsi che gli studenti comprendano e aderiscano a queste pratiche. Conoscere e seguire tutte le normative federali, statali e locali, nonché le linee guida del distretto scolastico per lo smaltimento dei rifiuti di laboratorio. Gli studenti non devono mangiare, bere o masticare gomme in laboratorio e devono lavarsi le mani prima e dopo essere entrati o usciti dal laboratorio.

Materiali (per gruppo di studenti)

  • Cloruro di calcio
  • Cloruro di ammonio
  • 3 tazze di polistirolo con coperchio
  • Becher, 400 mL
  • Becher, 150 mL
  • Cilindro graduato, 100 mL
  • Acqua
  • Termometro
  • Piastra riscaldante
  • Bilancia
  • Barche per pesare
  • Vari materiali per fare i pacchetti termici (come specificato nei progetti degli studenti)

Procedura

Attività 1

  1. Mettete 1 bicchiere di polistirolo dentro un altro e poi mettete entrambi i bicchieri dentro un becher da 400 ml. Questo è il tuo calorimetro per misurare i cambiamenti di temperatura.
  2. Misura 100 mL di acqua con un cilindro graduato e versalo nella tazza di polistirolo superiore del calorimetro creato.
  3. Metti il coperchio sul calorimetro, tirando indietro la linguetta per formare un’apertura. Inserisci un termometro nel calorimetro attraverso l’apertura nel coperchio.
  4. Mescola l’acqua con il termometro, monitorando la temperatura fino a quando è stabile. Registrare questa temperatura (±0,1° C) come temperatura iniziale.
  5. Misurare 5 g di sale chimico. Registrare il valore esatto utilizzato.
  6. Rimuovere il coperchio del calorimetro, aggiungere i 5 g di sale chimico e mescolare. Rimettere il coperchio e il termometro.
  7. Continuare a mescolare e monitorare la temperatura per 2 minuti. Registrare la temperatura più alta o più bassa ottenuta (±0,1° C) come temperatura finale.
  8. Scartare la soluzione come indicato dall’insegnante e sciacquare la tazza interna. Asciugare accuratamente l’apparato calorimetrico prima di riutilizzarlo.
  9. Ripeti i passi da 1 a 8 altre due volte con 10 g e 15 g di sale chimico, rispettivamente.
  10. Determinare il cambiamento di temperatura.

Attività 2

Progettate un impacco caldo o un impacco freddo portatile e monouso per il trattamento delle ferite. L’impacco deve avere 100 g di acqua separata da una sostanza chimica solida e deve essere attivato solo quando l’utente fa qualcosa all’impacco per mescolare i 2 componenti. Il tuo compito è determinare quanti grammi di prodotto chimico sono necessari per raggiungere le seguenti temperature: impacco caldo, 55° C (131° F); impacco freddo, 3° C (37° F).

Quella che segue è una guida per creare il tuo pacchetto termico. Assicurati di capire come il tuo insegnante si aspetta che tu presenti i tuoi progetti.

  1. Fai un diagramma del tuo pacchetto caldo o freddo. Includi delle etichette per indicare le dimensioni e le quantità dei materiali utilizzati.
  2. Elenca tutti i materiali e le quantità necessarie per creare il tuo pacchetto termico.
  3. Spiega i passi che seguirai per costruire il tuo pacchetto termico.
  4. Descrivete le precauzioni di sicurezza che userete per creare e testare il pacchetto termico.
  5. Spiega come testerai il tuo pacchetto caldo o freddo. Considera come farai a sapere se hai avuto successo.
  6. Ottieni l’approvazione del tuo istruttore per costruire il tuo zaino termico.
  7. Costruisci il tuo zaino termico. Registra qualsiasi modifica apportata al tuo progetto durante la fase di costruzione.
  8. Prova il tuo pacchetto termico. Registra tutti i dati che raccogli.
  9. Spiega se il tuo progetto ha avuto successo e quali cambiamenti o modifiche avresti bisogno di fare se conducessi di nuovo questa attività.

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*AP è un marchio registrato del College Board, che non è stato coinvolto nella produzione di questo prodotto e non lo approva.

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Che tipo di reazione chimica avviene in un impacco caldo?

Gli impacchi caldi che contengono ferro e acqua: L’esposizione della soluzione all’aria provoca l’ossidazione del ferro (crea ruggine). L’ossidazione del ferro è un processo esotermico. Impacchi di calore che contengono acetato di sodio supersaturo: Sono riutilizzabili, gli impacchi sono bolliti per sciogliere l’acetato di sodio.

Qual è la reazione chimica in un pacchetto di ghiaccio?

Le reazioni che assorbono calore dall’ambiente sono chiamate reazioni endotermiche. Un esempio comune è un impacco di ghiaccio chimico, che di solito contiene acqua e un pacchetto di cloruro di ammonio. L’impacco freddo si attiva rompendo la barriera che separa l’acqua e il cloruro di ammonio, permettendo loro di mescolarsi.

Come si chiama una reazione chimica calda?

Le reazioni esotermiche sono reazioni o processi che rilasciano energia, di solito sotto forma di calore o luce. In una reazione esotermica, l’energia viene rilasciata perché l’energia totale dei prodotti è inferiore all’energia totale dei reagenti.

Un impacco freddo è una reazione endotermica?

Un impacco freddo istantaneo è l’esempio perfetto di una reazione endotermica. Ci sono molti possibili ingredienti in un impacco freddo istantaneo, ma spesso contengono nitrato di ammonio solido e acqua.

Un impacco caldo è endotermico?

Se viene assorbita più energia di quella rilasciata, allora il processo è endotermico, il che rende la soluzione più fredda. Commercialmente, ci sono altri 2 tipi comunemente venduti di impacchi caldi istantanei. Uno si riscalda quando è esposto all’aria. Questo pacchetto caldo funziona come il ferro reagisce con l’ossigeno per formare ossido di ferro (III), una reazione esotermica.

Friggere un uovo è endotermico o esotermico?

L’endotermico deve essere fornito di calore ed è fondamentalmente l’opposto dell’esotermico. Una reazione quotidiana è la cottura di un uovo. Ci deve essere del calore aggiunto o assorbito dall’ambiente per cuocere l’uovo o qualsiasi altro alimento.

Qual è un esempio reale di reazione esotermica?

Quando una vaschetta per cubetti di ghiaccio, riempita d’acqua, viene messa in un congelatore, perde lentamente calore e comincia a raffreddarsi per diventare cubetti di ghiaccio. La trasformazione dell’acqua in un cubetto di ghiaccio è una reazione esotermica. Anche la formazione di neve nelle nuvole è una reazione esotermica. Le nuvole nascono dalla condensazione del vapore acqueo.

Qual è la reazione più esotermica?

La comune ruggine di ferro reagisce con l’alluminio per creare corindone e ferro fuso.

I cubetti di ghiaccio finto sono tossici?

I cubetti di ghiaccio riutilizzabili sono sicuri? La maggior parte di essi sono sicuri. Il gel di silice è un ingrediente comune nei cubetti di ghiaccio in plastica e silicone, che è tossico se si disperde nella tua bevanda. Anche se ha un basso livello di tossicità, è comunque qualcosa che non vuoi ingerire, e potrebbe danneggiare i tuoi organi interni.

Cuocere una pizza è endotermico o esotermico?

Anche cuocere una pizza è un processo endotermico. Perché l’impasto assorbe calore.

Come fai a sapere se è esotermico o endotermico?

Se il livello energetico dei reagenti è più alto del livello energetico dei prodotti, la reazione è esotermica (l’energia è stata rilasciata durante la reazione). Se il livello di energia dei prodotti è più alto del livello di energia dei reagenti, si tratta di una reazione endotermica.

Che cos’è l’impacco caldo?

Definizione di ‘impacco caldo’ 1. un asciugamano caldo, una medicazione o simili, applicati al corpo per ridurre il gonfiore, alleviare il dolore, ecc. 2. Chiamato anche: metodo dell’impacco caldo. un metodo per inscatolare il cibo cuocendolo e imballandolo a caldo in vasi o barattoli, poi sterilizzandolo in acqua bollente o vapore.

Quali sono 5 esempi di reazione esotermica?

Ecco alcuni esempi di reazione esotermica: Fare un cubetto di ghiaccio. Fare un cubetto di ghiaccio è un processo in cui un liquido cambia il suo stato in solido. … Formazione di neve nelle nuvole. … La combustione di una candela. … Arrugginimento del ferro. … Bruciatura dello zucchero. … Formazione di coppie di ioni. … Reazione di acido forte e acqua. … Acqua e cloruro di calcio.Altri articoli…

Quali sono 2 esempi di reazioni endotermiche?

Questi esempi potrebbero essere scritti come reazioni chimiche, ma sono più generalmente considerati processi endotermici o che assorbono calore:Sciogliere cubetti di ghiaccio.Sciogliere sali solidi.Evaporare acqua liquida.Convertire la brina in vapore acqueo (fusione, ebollizione ed evaporazione, in generale, sono processi endotermici.Più articoli…-Apr 9, 2020

Come si chiamano i cubetti di ghiaccio finto?

L’ingrediente più comune che troverete nei cubetti di ghiaccio riutilizzabili è il gel di silice, che congela più lentamente dell’acqua, ma mantiene le bevande più fredde più a lungo di una semplice soluzione salina.

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