Сухой лед - крайне полезный материал, который применяется для охлаждения. Он представляет собой углекислый газ, переведенный твердое состояние. Главным достоинством такого льда является отсутствие влаги после таяния, из-за чего он значительно превосходит обычный лед во многих ситуациях.
Сухой лед производится из жидкой углекислоты, в результате чего получается блок белого цвета. Он довольно тяжелый, превосходя по массе обычный лед в 1.5 раза.
Важной особенностью сухого льда является то, что он не может долго храниться без необходимого контейнера. Это обусловливается его низкой температурой, а также отсутствием жидкой фазы - при таянии такой лед сразу превращается в пар.
Преимуществом перед другими охлаждающими расходными средствами является крайне низкая температура сухого льда - минус 78.5 градуса Цельсия. Это позволяет применять его в различных термоконтейнерах, ведь его потенциал для охлаждения крайне велик. Однако работать с сухим льдом можно и без перчаток - при непродолжительном контакте кожа не получает никаких повреждений.
Хранение сухого льда
Так как температура сухого льда крайне низкая, его хранение требует специального оборудования. Его ни в коем случае нельзя хранить в холодильнике, ведь даже там он будет таять. Поэтому в качестве контейнера для транспортировки и хранения применяются только специальные термоизолированные боксы, имеющие минимальный теплообмен с окружением.
Купить контейнеры для сухого льда можно у нас. Мы предлагаем широкий ассортимент различного оборудования, которое позволит значительно продлить его срок жизни. Здесь вы найдете именно тот контейнер, который подойдет для ваших задач и объемов льда.
Помимо «классического» льда (твердой фазы воды), который есть у всех дома, существует еще и сухой лед. Его можно приобрести в специализированном магазине. Предназначение обычного льда известно каждому: охлаждение напитков и продуктов, использование для медицинских целей и косметических процедур и т.д. Сухой же лед кажется чем-то странным и загадочным.
В этой статье вы узнаете, что же такое сухой лед и как он применяется, а также как его приготовить в домашних условиях.
Сухой лед - это твердый диоксид углерода с формулой CO₂.
Кристаллическая структура сухого льда
При комнатной температуре это вещество имеет интересное свойство: лед не тает, а испаряется. Таким образом, сухой лед полностью минует жидкое состояние. Название же свое твердый диоксид углерода получил за схожесть с обычным льдом. Температура сухого льда при переходе из твердого состояния в газообразное равняется -78,5 градусов Цельсия. Поэтому работать с таким веществом нужно очень осторожно, в специальных перчатках и защитном костюме.
Сухой лед получают на специально оборудованных предприятиях, но при необходимости его с легкостью можно сделать и дома.
Применение сухого льда
Сухой лед - натуральное, экологически чистое и безопасное вещество, которое имеет все функции, присущие обычному льду. Однако поскольку сухой лед не имеет жидкого состояния, использовать его удобнее, например, при транспортировке продуктов питания или медицинских препаратов. В магазинах это вещество используется для хранения мороженого и для охлаждения пива. Но некоторые хозяйки нашли сухому льду и другое применение и используют его в качестве ингредиента газированной воды. Для этого возьмите небольшой кусочек сухого льда и бросьте его в банку или бутылку с водой. Затем плотно закройте емкость крышкой и взболтайте - начнется выделение газа. Также сухой лед может понадобиться для газирования кваса. Помните правила осторожности и старайтесь не переборщить: не используйте этого вещества много, так как от большого количества сухого льда в бутылке емкость взорвется. Еще его используют, когда замораживают продукты питания, например, мясо или рыбу. Нередко двуокись углерода используется и в бытовых целях, например чтобы с легкостью избавиться от старой керамической плитки. Процесс сублимации сухого льда дает красивый эффект, поэтому он часто используется при создании фотографий, а также на концертах, дискотеках и других мероприятиях, выполняя декоративную функцию.
Готовим сухой лед сами
Сделать сухой лед вы можете как в практических целях, так и для эксперимента, потому что с помощью этого вещества можно проводить различные интересные химические опыты. Приготовить двуокись углерода можно дома, но всё же сухой лед лучше делать на улице, а не в закрытом помещении.
Вот список того, что понадобится для проведения эксперимента:
огнетушитель с углекислым газом (если вы собрались его покупать, то будьте внимательны: не все огнетушители имеют начинку из углекислого газа, поэтому пенный и порошковый огнетушители не подойдут);
тканевые перчатки (резиновые в этот раз не подойдут, отличный вариант - надеть теплые шерстяные перчатки или варежки);
старая и ненужная наволочка;
защитные очки;
лабораторный халат.
При проведении этого эксперимента необходимо ответственно отнестись к экипировке. Особенно это касается рук: нельзя работать без защиты, потому что от сухого льда в лучшем случае вы получите ожог. Если вы не уверены в своих силах, позовите на помощь опытного и разбирающегося человека. Яркие и безопасные опыты с другими газами вы найдете .
Для начала возьмите огнетушитель и вставьте раструб в наволочку, носок или плотное полотенце. Следите за тем, чтобы не не было щелей, иначе газ с легкостью выйдет.
Далее резко нажмите на спусковой механизм. Когда СО₂ вылетает очень быстро, он не успевает превратиться в газ, и мы в итоге получаем вещество, похожее на снег. Так выглядит сухой лед. Добавляя кусочки сухого льда в воду, вы увидите белоснежный туман, который образуется в результате испарения льда.
С помощью сухого льда показываются интересные фокусы детям, например, в воду с сухим льдом добавить моющее средство. Из емкости будет образовываться обильная пена и если ее лопнуть – из пузырьков выйдет туман.
Само название «сухой лед» звучит немного странно, не правда ли? Мы привыкли, что лед быстро тает и превращается в обычную воду… Но тут всё гораздо сложнее. Сухой лед - это на самом деле газ! Поэтому такой лед не тает, а возгоняется, то есть переходит из твердого состояния сразу в газообразное! В этом эксперименте мы рассмотрим различные физические и химические свойства сухого льда.
Реагенты и оборудование:
- сухой лед;
- дистиллированная вода;
- жидкое мыло (жидкость для мытья посуды);
- тимолфталеин;
- фенолфталеин;
- лакмус;
- стеклянная чаша;
- 3 химических стакана.
Пошаговая инструкция
Возьмем кусочек сухого льда и положим его на металлическую ложку. Через несколько секунд он начнет слегка подпрыгивать и дребезжать.
Бросим сухой лед в стеклянную чашу с водой - наблюдаем белый дым и бурное выделение пузырьков газа.
Если же добавить в воду несколько капель , появится густая пена из мыльных пузырей, наполненных белым дымом.
Теперь возьмем 3 химических стакана с растворами индикаторов: (синий цвет), фенолфталеином (без цвета) и лакмусом (красно-оранжевый цвет). Далее добавим немного гидроксида натрия. Растворы изменили свою окраску: индигокармин стал зеленым, фенолфталеин – малиновым, а лакмус – синим. Добавим в каждый стакан по несколько кусочков сухого льда. Через некоторое время наблюдаем изменение цвета растворов до первоначальной окраски.
Пояснение процессов
Сухой лед - это очень простое вещество (твердая фаза CO₂). Находится в свободной продаже и применяется в основном для транспортировки пищевых продуктов или очистки технических поверхностей. Но в домашней лаборатории сухой лед превращается в бесценный реагент! «Изюминка» сухого льда заключается в том, что он из твердого состояния сразу переходит в газообразное без промежуточной жидкой фазы (такой процесс называется ).
Температура сублимации составляет -78,5°С. При контакте с водой сухой лед стремительно переходит из твердого состояния в газообразное. Со стороны это похоже на кипение, только с более ярким и характерным парообразованием. Причем испаряющаяся двуокись углерода тяжелее воздуха (плотность 1,9768 кг/м³ против 1,225 кг/м³), и потому « » не поднимается, а стелется по поверхности вокруг емкости с водой.
При добавлении жидкого мыла пузыри выделяющегося газа быстро его вспенивают, и образуется густая пена, наполненная белым углекислым газом.
Если положить сухой лед в металлическую ложку, он будет прыгать и дребезжать. Дело в том, что на теплой металлической поверхности сухой лед очень быстро сублимируется, образуя очаги повышенного давления, из-за чего наша льдинка и «подпрыгивает».
При сублимации сухого льда в воде выделяющийся углекислый газ реагирует с водой, образуя угольную кислоту и меняя кислотность. Это свойство сухого льда можно использовать для красивых цветных превращений с растворами индикаторов. В нейтральной среде индигокармин имеет синюю окраску, лакмус - красно-оранжевую, а фенолфталеин не имеет цвета. При добавлении гидроксида натрия среда становится щелочной, и растворы изменяют свою окраску на зеленую, синюю и малиновую соответственно. При добавлении сухого льда в щелочных растворах образуется угольная кислота. В результате кислотность растворов повышается, среда становится нейтральной и цвет растворов изменяется до первоначального.
Меры предосторожности
Обязательно проводите опыт в перчатках и не допускайте контакта кожи с сухим льдом, чтобы не получить холодный ожог (температура сухого льда равна -78,5 °С).
Вдыхание испарений CO₂ может вызвать головную боль.
Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно.
Что такое сухой лёд ?! Наверно, слово лёд уже даёт представление о чём-то холодном! Это правда., но с большой поправкой: это лёд – но очень-очень холодный! Но почему сухой!?
Дело в том, что в отличии от обычного льда при нагревании он переходит в жидкое состояние и мгновенно испаряется, то есть вы можете не увидеть жидкости!
Итак, сухим льдом называют сжатый под давление диоксид углерода (углекислый газ CO2). При температуре ниже - 31 0 С его можно сжать и поместить в баллоны (например для тушения пожаров). Освобождаясь, сжатый углекислый газ сильно расширяется и охлаждается ещё больше (по законам физики при расширении газы охлаждаются) достигая температуры около -70 0 С.
Можно держать в руках, но не долго из-за очень низкой температуры. Если его сжать – можно сильно обморозить руки. Брать в руки сухой лёд, если на руках (на пальцах) одеты металлические украшения – не допускается из-за повреждения кожи. Также не допускается попадания даже самых малых частичек сухого льда в глаза!
Обладая таким запасом отрицательной температуры, сухой лёд широко применяется в пищевой промышленности для хранения продуктов. При отсутствии в нём надобности, он испаряется без остатка.
Проведём опыт: Сделаем газированную воду.
В бутылку с соком просим кусочек сухого льда, плотно закроем, затем через 3 минуты взболтаем. Вот, газированный напиток готов.
А теперь проведём интересный опыт по замораживанию предметов с помощью сухого льда.
Нам нужно получить измельчённые кусочки сухого льда. Для этого обернём его в ткань и с помощью молотка раздробим. Поместим мелкие кусочки сухого льда в чашку и добавим туда немного пропилового спирта, чтобы получилась кашица. Температура, которая образуется при смешивании этих веществ, составляет около -80 0 С.
Теперь в эту же чашку полом кусочек резины (можно взять обрезок шланга) и маленький цветок. Через пару минут их можно осторожно извлечь. Если теперь бросить эти предметы о твёрдый пол – они разобьются вдребезги - на мелкие осколки.
Существует множество способов, как понизить температуру. Некоторые из них представлены на странице
Как химическое вещество углекислота может пребывать в одном из трех состояний – газообразном, жидком и твердом. В твердом состоянии диоксид углерода больше известен как сухой лед, представляя собой белую ледяную массу, которая при “таянии” сразу преобразуется в газ, минуя жидкую фазу. И без того достаточно широкая сфера применения СО2, начиная от сварочного производства и заканчивая изготовлением пивного газа , благодаря такому свойству расширяется еще больше. Низкая температура и отсутствие жидкости позволяют активно применять углекислоту в пищевой промышленности и некоторых других областях жизнедеятельности человека.
Свойства и специфика изготовления твердого диоксида углерода
СО2 кристаллизуется при температуре ниже -78.3 ºС. При этом сохраняются основные свойства газа:
- отсутствие запаха и вкуса;
- нетоксичность;
- негорючесть.
При нормальном атмосферном давлении углекислый газ не может находиться в жидком состоянии. Этим и обусловлен эффект “сухости”, когда при повышении температуры из сухого льда сразу образуется густое облако СО2. Данный процесс называется сублимацией вещества.
Попытки получить диоксид углерода в твердой фазе датировались еще серединой 19 в., хотя поставить данный процесс на поток удалось только в следующем веке, после чего он постоянно совершенствовался. Сегодня технологическая цепочка производства замороженной углекислоты выглядит так:
- Под высоким давлением газ сжижается.
- Жидкий СО2 поступает в теплообменник, где доводится до температуры отверждения.
- Полученные снежные хлопья отправляются на формование, где преобразуются в гранулы или ледяные глыбы.
в контейнере
Для хранения диоксида углерода в замороженном состоянии необходимо поддерживать соответствующие температурные условия, иначе неизбежен процесс сублимации. Например, если сухой лед хранить в обычной морозильной камере, то интенсивность испарения варьируется от 1% до 10% в сутки.
Применение сухого льда
В обычных условиях углекислота не может долго находиться в твердом состоянии, однако длительность сублимации является достаточной, чтобы охлаждать другие продукты во время перевозок на большие расстояния. Настоящий бум популярности возник в 30-х годах прошлого века в США, когда это вещество стали активно применять при перевозке пищевых продуктов с помощью железнодорожного транспорта. Даже с учетом длительности поездок между западным и восточным побережьем, диоксид углерода прекрасно справлялся со своей задачей.
Охлаждающая способность углекислого газа становится полезна во время выездной торговли мороженым или другими скоропортящимися продуктами. Даже в аэропортах не могут обойтись без этого компонента, снабжая им термобоксы, которые способны сохранять свежие обеды на протяжении многочасового перелета.
Поскольку в процессе испарения ледяной углекислоты образуется сухой белый дым, это свойство часто применяется для создания дополнительных эффектов во время фотосессий или съемок видеоклипов. Также этот продукт очень популярен в ресторанном и барном деле. С его помощью охлаждают бокалы, о чем подробно было рассказано .
Варианты эксплуатации сухого льда не ограничиваются вышеперечисленными примерами, он также часто используется для хранения цветов, очистки поверхности от сложных загрязнений, хранения и транспортировки медпрепаратов, химических опытов и др.
Научные эксперименты:
Вопросы безопасности
Сам по себе газ СО2 является безопасным для человека, однако при работе с его охлажденным вариантом необходимо придерживаться следующих мер:
- Нельзя работать без защитных перчаток.
- При хранении и перевозке больших объемов льда следует контролировать постоянную проветриваемость помещения.
- Хранение в герметичных контейнерах может привести к их разрыву из-за возросшего внутреннего давления.
- Нельзя допускать прямого контакта отвержденного СО2 с продуктами питания, поскольку чрезмерно низкая температура может привести к непредвиденным реакциям и разложению продукта на компоненты.
- Для утилизации твердого диоксида углерода достаточно оставить его в помещении с открытыми окнами и подождать, пока он полностью испарится.
Приобрести углекислоту для реализации различных задач промышленности можно в компании «Промтехгаз» — одного из ведущих поставщиков газовой продукции и оборудования в Московском регионе.
