Самодельное тепло: химическая грелка своими руками

Основные компоненты — уксус и соль (обычно хлорид натрия или нитрат кальция), а также активатор, часто представленный в виде металлической дисперсии, например, меди. Когда активатор смешивается с водой, начинает выделяться тепло.

Химическая грелка используется много раз. После того, как реакция полностью завершена и грелка остывает, ее можно прокипятить в кастрюле с водой. Это растворит кристаллы и вернет ее к первоначальному состоянию. Теперь разбираем теорию и практику: как действует реакция и можно ли сделать химическую грелку для воды своими руками.

Пищевая сода (бикарбонат натрия) весьма охотно реагирует с уксусной кислотой, образуя соль (ацетат натрия) и слабую углекислоту, которая тут же диссоциирует на углекислый газ и воду. Все компоненты и продукты реакции вполне безвредны, а насыщенная газом смесь активно пенится, делая пироги пышнее и заставляя школьников удивленно показывать пальцем.

CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2CO3 H2CO3 → H2O + CO2

Ацетат натрия находит самое широкое применение не только в качестве пищевой добавки (Е262), но и в химической промышленности — при окрашивании тканей, вулканизации резины и т. п. — и, конечно, в составе согревающих «солевых грелок». Это вещество плавится при температуре около 58 °C и легко растворяется в воде, а если затем выпарить из него лишнюю влагу и остудить, можно получить перенасыщенный раствор, ждущий лишь легкого «толчка» для того, чтобы моментально кристаллизоваться.

Этот экзотермический процесс сопровождается выделением большого количества энергии — от 264 до 289 кДж/кг. В отличие от получения ацетата натрия, это не химическая реакция, а физический процесс, фазовый переход, и он вполне обратим. Стоит нагреть смесь (например, на водяной бане), ацетат снова растворится в остатках воды, и «грелку» можно использовать повторно.

Коротко ознакомившись с теорией, перейдем к практическим занятиям. Конечно, «солевую грелку» можно купить почти в любой аптеке, а готовый ацетат натрия — в первом же подходящем магазине химических реактивов. Но зачем? Все нужные ингредиенты можно найти на собственной кухне.

Возьмите подходящую емкость (кастрюля вполне подойдет) и налейте пищевой уксус. Учитывайте, что в итоге объем уменьшится где-то на порядок — нам пришлось готовить раствор ацетата несколькими партиями.

Осторожно подсыпайте пищевую соду, не спешите, давая каждой новой порции прореагировать, иначе вам действительно придется познакомиться с «химическим вулканом». На каждые 500 мл 9-процентного раствора уксуса мы использовали 4−5 чайных ложек соды.

Мы получили раствор ацетата, из которого осталось выпарить избыток воды. Поставьте кастрюлю на слабый огонь и следите, чтобы жидкость медленно кипела, пока на стенках не начнут появляться мелкие кристаллы ацетата. Раствор при этом становится желтоватым и уменьшается в объеме почти на 90% — это может занять час или больше.

Пока наш раствор выпаривался, мы сделали активатор для грелки: из браслета-линейки вынули основу, изогнутую металлическую ленту, и вырезали из нее круг, который при нажатии выгибается то в одну, то в другую сторону со щелчком. Чтобы такая «кнопка» не повредила грелку, ее затянули изолентой.

Перенасыщенный раствор ацетата мы перелили в грелку, положив в нее и наш активатор — но в принципе реакцию можно запустить и без него. Достаточно бросить внутрь один из кристаллов, которые остались на стенках посуды, а один раз спонтанная кристаллизация началась у нас просто от резкого удара. Тепло в такой грелке, как на фото, может держаться до нескольких часов, а для повторного использования ее достаточно нагреть на водяной бане, снова переведя ацетат в жидкую форму.