Kristalizacija iz prezasićene otopine

Plastična ampula ispunjena prezasićenom otopinom natrijevog acetata se priprema iz plastične pipete. Rezanjem kapilare ampule započinje egzotermni proces kristalizacije i slijedi smanjenje volumena.

Pribor
Epruveta (12 mm x 75 mm),  šprica od 2 ml, pinceta, škare, mikrobrener, plastična pipeta, vaga,  marker.

Kemikalije
6 g natrijevog acetata trihidrata

Sl. 1. Potrebni pribor

Sl. 2. Pripremanje ampule s prezasićenom otopinom

Postupak
• Stavite 6 g natrijevog acetata trihidrata u epruvetu, a zatim  špricom dodajte 0,5-1 mL deionizirane vode (Sl. 2a).
• Zagrijte epruvetu s plamenom mikrobrenera (Sl. 2b) da bi istalili sol i pripremili bistru otopinu.
• Zatim, ispunite pipetu s otopinom. Nemojte dopustiti da zrak ostane u pipeti. To bi se moglo postići naginjanjem pipete na dolje (Sl. 2c), pritiskom na glavu pipete izgurajte zrak. S oslobađanjem tlaka na glavu pipete otopina ulazi u nju.
• Ampula se priprema grijanjem kapilare pipete plamenom mikrobrenera (relativno daleko od plamena kako bi se izbjeglo taljenje kapilare) i kad plastika omekša preša se s pincetom i time zatvara (Sl. 2d).
• Kraj kapilare može se isječi ili čak i bolje, otkinuti povlačenjem dok je plastika još meka.
• Ampulu s otopinom treba ostaviti da se hladi polako.
• Nakon hlađenja, škarama se isječe kapilara i time se inicira kristalizacija.
• Promjena temperature može se prikazati pomoću digitalnog termometra (Sl. 4).    

Sl. 3. Kristalizacija

Sl. 4. Egzotermni proces

Opažanje i rasprava
Otopina može sadržavati različite količine otopljene tvari i ovisno o tome može se promatrati tri slučaja:
a) Nezasićena otopina je ona otopina koja pri određenoj temperaturi u danoj masi otapala sadrži manje otopljene tvari nego zasićena. Ako se doda još otopljene tvari u nezasićenu otopinu ona će se otopiti.
b) Zasićena otopina je otopina koja sadrži otopljeno onoliko tvari koliko je maksimalno moguće na određenoj temperaturi. Ako se doda još otopljene tvari u ovakvu otopinu ona se neće otopiti.
c) Prezasićena otopina sadrži više otopljene tvari od zasićene otopine. Ako se doda još otopljene tvari u ovakvu otopinu to će izazvati kristalizaciju. Prezasićene otopine nisu stabilne i mogu lako kristalizirati uslijed mehaničkog stresa ili dodavanjem kristala otopljene tvari.
Kristalizacija u ovom pokusu može biti rezultat kontakta otopine s metalom (rezanje ili ubadanje iglom). Za razliku od poznatih pokusa kristalizacije ovaj predloženi pokus može pronaći svoje mjesto u radu s malim grupama studenata i time štedi vrijeme koristeći prethodno pripremljene ampule. Prednosti ovog pokusa su kao prvo da učenici mogu dirati ampulu i osjetiti oslobađanje topline i drugo mogu vidjeti deformaciju ampule pri čemu mogu donijeti zaključke o obujmu kontrakcija i tražiti razlog kao što je bolje pakiranje molekula i iona .
Predloženi pokus može se jednostavno izvesti promatranjem kristalizacije kada je pokrenuta u ampuli ili bi mogao biti izveden na složeniji način pomoću digitalnog termometra i dvije ampule. U tom slučaju temperaturna sonda upozorava da je kristalizacija egzotermna.

Mjere opreza.
Pažljivo radite s mikrobrenerom da ne bi izazvali požar ili opekotine.