"Замерзание" воды при комнатной температуре (кристаллизация ацетата натрия)

Ацетат натрия CH₃COONa*3H₂O представляет собой
бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде. Как видно из формулы,
соль образует кристаллогидрат с тремя молекулами воды.

Если кристаллогидрат ацетата натрия осторожно нагреть – он
расплавиться. Но это плавление не совсем обычное – соль растворяется в
собственной гидратной воде. При охлаждении этот раствор застывает,
превращаясь в белую массу, похожую на лед – происходит кристаллизация,
которая сопровождается значительным выделением тепла.

Подобным образом ведут себя и некоторые другие соли, например – алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂*12H₂O.
Однако, ацетат натрия склонен образовывать пересыщенные растворы – т.е.
растворы, которые содержат вещества больше, чем может раствориться при
данной температуре. Если твердый ацетат натрия (с небольшими добавками
воды) нагреть на водяной бане в закрытой колбе, он постепенно
расплавиться, образуя насыщенный раствор. Насыщенный – при температуре
горячей водяной бани.

Теперь снимем колбу с водной бани и оставим охлаждаться. Раствор
постепенно остынет до комнатной температуры, растворимость соли
значительно понизится, но кристаллизации не произойдет – образуется
пересыщенный раствор. В закрытой колбе пересыщенный раствор может
храниться днями, неделями и даже месяцами. Но стоит внести затравку –
небольшой кристаллик ацетата натрия – и, сразу же, произойдет
кристаллизация.

Итак, проведем эксперимент. Возьмите колбу на 200-300 мл и насыпьте в нее ацетат натрия CH₃COONa*3H₂O
– приблизительно на 2/3 объема. Добавьте примерно 7-10 мл
дистиллированной воды. При этом постарайтесь смыть вниз кристаллы,
прилипшие к горлышку колбы. Колбу плотно закройте резиновой или корковой
пробкой и поставьте на водяную баню. По мере того, как вода будет
нагреваться, ацетат натрия начнет растворяться в собственной
кристаллизационной воде. Аккуратно перемешивайте содержимое колбы.
Необходимо добиться полного растворения соли – чтобы внутри колбы не
осталось кристаллов. Если на поверхности раствора образуется пленка или в
нем плавают кристаллы, которые не желают растворяться – откройте колбу и
добавьте немного воды (примерно 5-10 мл). После полного растворения
соли снимите колбу с водяной бани и дайте ей остыть до комнатной
температуры. Этот процесс можно ускорить, поставив колбу под струю
холодной воды.

В результате у нас есть колба с пересыщенным раствором ацетата
натрия. Поставьте колбу на стол, можно предложить нескольким желающим
убедиться, что она холодная. Слегка смочите водой кончик пальца и
прилепите к нему несколько кристалликов ацетата. Откройте колбу и
незаметно для зрителей стряхните кристаллики в раствор.

В месте, где затравки попадут на поверхность раствора, начнется
быстрая кристаллизация. Весь раствор в колбе за несколько секунд
превратится в белую массу, похожую на лед. Затвердеет даже пленка
раствора на стенках колбы – образуя подобие морозных узоров. Колбу можно
перевернуть вверх дном – из нее не вытечет ни капли. За счет тепла
кристаллизации колба нагреется, в чем могут убедиться все желающие. Это
явление используют в “соляных грелках”. Иногда кристаллизация начинается
в момент открытия колбы – к пробке могли прилипнуть кристаллики,
которые при ее открытии падают в раствор. Роль затравки могут играть не
только кристаллы ацетата натрия, но и пыль и другие посторонние частицы,
поэтому соблюдайте чистоту.