Curioseando con la ciencia vol I: hot ice o hielo instantáneo

¡Hola bloggeros/as! Ahora os traigo un experimento muy curioso, posiblemente algunos lo conozcáis porque es muy vistoso y además se utiliza en unos objetos que ahora os mostraré. El experimento es el llamado "hielo instantáneo" o "hot ice", aunque en realidad poco tiene que ver con el hielo que conocemos. Se trata de un proceso de cristalización del acetato de sodio, es un proceso exotérmico, es decir, que desprende calor. Precisamente por desprender calor, se utiliza en unas bolsitas de calor bastante populares. Como podéis observar en la foto, son pequeñas, de plástico, con un color cualquiera (que le añaden, sino el hielo se tornaría simplemente translucido con venas blancas) y una pequeña plaquita metálica en el interior del líquido. Para que se produzca la reacción, simplemente tenemos que doblar ligeramente la plaquita metálica que esta en el interior y se producirá instantáneamente la cristalización, emitiendo calor. Para que vuelva a su estado líquido, tendremos que hervir la bolsita a 100º durante unos minutos (especificados para cada tamaño de bolsita). Este experimento lo conozco desde mis tiempos de segundo de bachillerato, donde quise realizarlo para darle en las narices a cierta compañera que me tomó por loca cuando expliqué el procedimiento, pero no me quisieron vender acetato de sodio (no sé que se pensarían que iba a hacer con él porque además les expliqué para qué lo quería) y no tuve la oportunidad de hacer el experimento. Pero en vídeos de youtube hay explicaciones muy buenas del proceso y si tienes acceso a los materiales os será extremadamente fácil hacerlo, o simplemente para maravillaros con la ciencia (como por desgracia en mi caso). Os dejo un par de links, en el primero la explicación está muy bien hecha porque profundiza ligeramente en el proceso químico, aunque al final no le resulta bien el experimento (en la parte final al menos te echas unas risas con el pobre chico intentando que funcionara). En el segundo, está también muy bien explicado y esta vez si resulta, por lo que podréis ver como cristaliza totalmente un recipiente rectangular bastante amplio y como crean columnas sólidas mientras dejan caer el líquido.

También os dejo un guión del experimento, obviamente no lo he redactado yo porque como ya os he dicho no tuve la oportunidad de realizarlo, es de la web quimicefa (que si no recuerdo mal es... ¿ese juego de química para niños? Si es así, tendré que quejarme de que a ellos les dejan acetato de sodio siendo niños y a mi con mis 17 años no).

Materiales

• Acetato sódico trihidratado (se puede comprar en cualquier drogueria).
• Agua destilada.
• Placa calefactora.

Procedimiento
Para preparar la disolución sobresaturada disolvemos el acetato sódico en agua calentada a unos 100 ºC (hasta que rompa a hervir).  La proporción que nosotros hemos utilizado es de 150 gr de acetato en 50 ml de agua.
Dejamos enfriar la disolución en la nevera durante 2 horas como mínimo. La disolución preparada no caduca por lo que la podemos preparar y dejarla más tiempo en la nevera.
Durante la ebullición, es probable que pequeñas partículas de acetato se hayan depositado en las peredes del recipiente, por lo que será conveniente limpiar las paredes del vaso y traspasar la disolución a un vaso limpio antes de ponerla en la nevera.
Una vez tengamos la disolución sobresaturada enfriada, vertemos lentamente la disolución sobre un poco de acetato sólido cristalizado. Se obtienen unas torres de acetato cuyo tamaño aumenta a medida que progresa la cristalización.
Una vez critalizado el acetato sódico, podemos volver a repetir el experimento aprovechando estos mismos cristales. Solo los tendremos que calentar a unos 100 º hasta que se forme nuevamente una disolución y volver a enfriar en la nevera como antes.
¿Qué ocurre?
La cristalización es un proceso por el cual se pasa de un sistema relativamente desordenado (líquido) a un sistema mucho más ordenado (cristal). Según la segunda ley de la termodinámica, el paso de un sistema desordenado a un sistema ordenado debe producirse un descenso de energía que compense este incremento de orden. La solubilidad de un sólido en un líquido depende de la temperatura.
Una disolución sobresaturada es una disolución en la que hay más sólido del permitido a esta temperatura (equilibrio termodinámico metaestable). La disolución saturada en caliente pasa a ser una disolución sobresaturada en frío.
Este fenómeno de la sobresaturación puede observarse en soluciones de acetato sódico trihidratado en agua. Cuando se disuelve en agua a alta temperatura, al enfriarse los iones de acetato y de sodio no consiguen orientarse espontáneamente de tal manera que no se forma la retícula cristalina, por lo que se obtiene una solución en equilibrio termodinámico metaestable. La disolución sobresaturada puede cristalizar espontáneamente depositando una semilla de cristal de acetato sódico. Esta cristalización espontánea se produce con la liberación de calor latente que da lugar a un aumento de la temperatura del sistema.
El porqué algunas disoluciones sobresaturadas no consiguen cristalizar a temperatura ambiente es un hecho difícil de explicar. Fahrenheit descubrió que un líquido puede permanecer sin congelar por debajo de su punto de solidificación. Fahrenheit eliminaba el aire disuelto en el agua y luego ponía el agua en botellas que cerraba, exponiéndolas al aire frío. Descubrió de esta forma que el agua podía permanecer en estado líquido a temperaturas por debajo de su punto de congelación. Pero cuando los recipientes eran agitados se producía una congelación instantánea.


Y hasta aquí hemos llegado en esta entrada. Espero que si queréis hacer este experimento consigáis los materiales y que no os pase como al pobre chico del primero vídeo, ¡un saludo y muchos besos!