Avez-vous déjà essayé un de ceux-là chauffe-mains en gel qui sont activés avec un simple cliquez? Pliez juste un peu feuille de métal à l’intérieur se trouve le liquide transparent cristallise visiblement, devenant chaud en quelques instants. Cela se produit grâce à une réaction chimique exothermique qui déclenche la solidification de la solution acétate de sodium présent dans le chauffe-mains, qui dégage de la chaleur. Ces objets sont réutilisables, il suffit de les plonger dans l’eau bouillante pour faire fondre les cristaux et les remettre à leur état liquide, prêts pour un nouveau « clic ».
Mais que se passe-t-il réellement à l’intérieur de ce chauffe-mains ? Dans ce expérience (que vous pouvez trouver dans la vidéo ci-jointe) découvrons-le, en démontant l’appareil, en produisant la substance à la maison et en expliquant la chimie deacétate de sodium et de solutions sursaturées.
Comment fonctionne le chauffe-mains en gel réutilisable : acétate de sodium
L’ouverture du chauffe-mains révèle un liquide composé principalement de acétate de sodium dissous dans l’eau. C’est précisément ce sel qui rend possible la « magie » de la cristallisation instantanée. Ce qui est génial, c’est qu’il peut également être facilement obtenu à la maison, à partir de deux ingrédients très courants : vinaigre Et bicarbonate de soude.
Lorsque l’acide acétique (dans le vinaigre) et le bicarbonate de soude réagissent, ils se neutralisent en formant acétate de sodium, cascade Et dioxyde de carbone — cette mousse que nous voyons pendant la réaction. Une fois la libération des bulles terminée, il suffit de chauffer la solution pour évaporer l’eau et obtenir un concentré très similaire à celui contenu dans les chauffe-mains du commerce.
Solutions sursaturées : une eau qui dissout « plus que possible »
Cependant, la vraie magie se produit lorsque vous étudiez le solubilité d’acétate de sodium. À température ambiante (environ 20 °C), seuls 15 g d’acétate se dissolvent dans 30 g d’eau. Mais si oui se réchauffe la solution jusqu’à 100°Cla solubilité augmente énormément et jusqu’à 160 g peuvent être dissous.
Maintenant, si cette solution chaude est laissée cool sans la déranger, il reste liquide même à température ambiante : l’eau « oublie » qu’elle ne peut pas dissoudre tout ce sel. C’est un solution sursaturéeun état instable dans lequel les molécules sont prêtes à cristalliser à tout moment, mais n’attendent qu’une « étincelle ».
Cette étincelle peut être un petit cristal d’acétateou encore juste une imperfection de la peau : un seul contact et toute la solution se solidifie instantanément en libérant de la chaleur.
Pourquoi le chauffe-mains en gel chauffe et comment le remettre à l’état liquide
Pendant le cristallisationles molécules d’acétate de sodium passent d’un état libre et en mouvement (liquide) à un état ordonné et fixe (solide). En perdant de l’énergie cinétique, cette même énergie est libérée sous forme de chaleur: c’est pourquoi le processus est exothermique.
C’est aussi réversible: une fois solidifié, le chauffe-mains peut être « régénéré » en le plongeant simplement dans l’eau bouillante pour dissoudre à nouveau les cristaux. Une fois refroidi, il est prêt pour un nouveau clic et un nouveau dégagement de chaleur.