sciencetalk

Een kleine hersenkraker....althans voor mij.

Een reageerbuis met ong. 4 cm Natriumthiosulfaat pentahydraat (Na2O3S2 . 5H2O)

(met excuses, ik moet nog even uitvogelen hoe ik subscript kan gebruiken)

nu gaan we deze buis verwarmen in een waterbad van ongeveer 70 graden C, hier ontstaat een heldere vloeistof (thio opgelost in het vrijgekomen kristalwater).

Na afkoelen tot ongeveer 30 graden C word een kristalletje thio toegevoegd, de temperatuur stijgt weer en er ontstaat een groot kristal thio onderin de buis.

Mijn vraag is of er iemand is die uit kan leggen waarom de temperatuur hier stijgt.

Wéten doe ik het niet. Maar volgens mij gebeurt dit (principieel energetisch bekeken, of ik de juiste scheikundige termen gebruik weet ik niet).

Je smelt (en dehydrateert?) je stof door er energie aan toe te voegen. Dan voer je energie af (afkoelen) maar je stof blijft nog vloeibaar. Lijkt me onderkoeld. Je voegt een kristallisatiekern toe waardoor ineens dat stollingsproces over een drempel heengetild wordt. Je kristal groeit, je stof stolt dus, stollingswarmte komt vrij. Ik denk dat je dat in dit geval kristallisatiewarmte mag noemen? Logisch is het wel, bewegingsenergie van je ionen/moleculen in oplossing is veel groter dan die van de ionen in je kristalstructuur. Die energie moet ergens heen, komt vrij in de vorm van warmte. Temperatuur loopt "spontaan" weer op.

ter info: Volgens mij zijn sommige heatpacks op dit principe gebaseerd.

Bij elk bekende fasetransformatie is er een uitwisseling van energie, meestal warmte.

Van vloeibare fase naar de vaste (kristalisatie) komt er warmte vrij.

Andersom kost het warmte.

Fasetransformatie's kunnen ook in vaste stoffen plaatsvinden. Zie de verhittingscurve van ijzer. Bij ca.900 graden celsius heb je daar een temp. sprong.

Een heel simpel proefje kan je zelf uitvoeren.

Lang geleden zelf bedacht.

Neem een breed poststiekje. Rek die uit terwijl je hem tegen je bovenlip houdt. Je voelt het stiekje warmer worden. Wacht even tot de temp. zich min of meer geéffend heeft. Laat het dan los, je voelt het dan kouder worden.

Verklaring.

Het stiekje bestaat uit een kluwen moleculen in een min of meer ordeloze wirwar.

Rek je het stiekje dan orden je de moleculen zodat ze min of meer in een lijn liggen, als het ware een kristal, geen echt kristal natuurlijk, een kristaliet.

Je forceert op die manier een fasetransformatie waardoor er warmte vrijkomt.

Als je het stiekje loslaat dan heb je het omgekeerde proces.

ter info: Volgens mij zijn sommige heatpacks op dit principe gebaseerd.

Klopt, er bestaan heatpacks die je moet 'breken' die thio bevatten.

Het is namelijk een hypo.

Ofwel:

Het smelt en krijgt zowel potentiele (fase-overgang) als kinetische (temperatuur) energie. Er zit veel meer potentiele dan kinetische energie in. De kinetische energie vloeit weg totdat de hypo op kamertemperatuur is, maar de potentiele energie zit er nog steeds in aangezien de hypo nog niet gestold is. Maak je een schokgolf in de hypo (bijv. een metalen plaatje laten klikken), dan veranderd de hypo snel naar zijn vaste kristalfase en komt alle potentiele energie die je er in hebt gestopt er weer uit. Voila, warmte!

Maar weet iemand misschien nog meer eigenschappen van thio?

Reeds gevonden: http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_thiosulfate

Wij hebben op school iets gelijkaardig gedaan ...

NatriumThiosulfaat verwarmt en tot zo'n 60°C en dan onderkoelt met een glas koud water rond de reageerbuis (niet bewegen van reageerbuis)

tot zo'n 25°C ... de stof was nog steeds vloeibaar.

Dat is dan weer een eigenschap van NatriumThiosulfaat zover ik heb gehoord.

Dan hebben we er weer een beetje NatriumThiosulfaat in gegooid en beetje geroerd. Meteen steeg de temperatuur naar 47-48°C ... (Smelt-stolpunt)

om zo weer te stollen naar vast.

Zoek eens naar Phase Changing Materials.

Smelten kost energie. Tijdens een smeltpunt blijft de temperatuur (mits zuivere stof) gelijk. De ingestoken energie verdwijnt niet, maar wordt opgeslagen als latente energie. Bij kristalisatie komt deze latente energie weer bij.