Der Sommertipp: Eis mit Eis kühlen

Bei dem aktuellen Wetter komme ich bei kühlen Gedanken nur bis zum Eis. Doch selbst Eis schmilzt in null Komma nichts bei den aktuellen Temperaturen. 😦 Also bleibt entweder sehr schnell essen – oder – ich habe ja Chemie studiert – Eis mit Eis zu kühlen. Damit habe ich dann genug Zeit mein Eis als Eis zu genießen. 😀

Um im Labor Reaktionen bei moderaten Minus-Temperaturen durchzuführen, haben wir mit einem Eis-Kochsalz-Bad gearbeitet. Die „Zutaten“ – Eis, Kochsalz und Wasser – lassen sich recht einfach beschaffen.

EisKochsalzBad_Zutaten

Die Vorbereitungen für das Eis-Kochsalz-Bad

Nach dem Zerkleinern des Eises werden die Stücke mit Kochsalz (ungefähr 3 Teile Eis zu 1 Teil Kochsalz) gemischt und noch ein wenig Wasser hinzu gegeben. Wie ihr sehen könnt, ist die Temperatur der Mischung unter Null, d.h. die Mischung ist kälter als Eis ohne das Kochsalz.

Eisbad

Außentemperatur etwa 33°C, Eisbad etwa -10°C 🙂

Ich habe mein Eis (0°C) mit Kochsalz (Raumtemperatur) deutlich heruntergekühlt. Dahinter steckt natürlich „Chemie“. In der Abbildung unten seht ihr die Kristallstruktur von Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl). Im Kristallgitter sind abwechselnd ein positiv geladenes Natrium-Ion und ein negativ geladenes Chlor-Ion zu finden. Die Abbildung wurde mit dem Programm Vesta [Lit. 1] erstellt.

NaClGitter

Das Natriumchlorid-Gitter erstellt mit dem Programm Vesta [Lit. 1]

Da sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, ist es mit Arbeit (bzw. Energie) verbunden die einzelnen Ionen aus dem Gitter zu lösen. Für das Lösen aus dem Gitter wird (Wärme-)Energie verbraucht. In Wasser (H2O) werden die Ionen von einer Hülle aus Wassermolekülen (Hydrathülle) umgeben. Bei dieser Reaktion wird Energie frei.

Wenn man jetzt Kochsalz einfach in Wasser löst merkt man, dass die Temperatur des Wassers gleich bleibt. Die verbrauchte und die freiwerdende Energie sind ungefähr gleich. Es gibt aber auch Salze, wie z.B. Natriumsulfat-Decahydrat, bei denen sich das Wasser abkühlt. Aber wir wollen mit unseren Küchenvorräten arbeiten.

Bei unserem Kältebad macht das Eis (also der Feststoff) den Unterschied. Das Eis schmilzt, das heißt, dass sich der Aggregatzustand von fest nach flüssig ändert. Auch für das Schmelzen wird Energie benötigt. Dieser zusätzliche Energiebedarf für das Schmelzen macht den Unterschied: Unser Eis-Kochsalz-Bad wird kälter!

Jetzt habe ich mir das Eis für heute verdient. 😀

Eis_in_Eisbad

Mein eisgekühltes Eis 😉

Literatur:
[1] K. Momma and F. Izumi, „VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data,“ J. Appl. Crystallogr., 44, 1272-1276 (2011)

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Veröffentlicht am August 7, 2015 in DIES + DAS und mit , , getaggt. Setze ein Lesezeichen auf den Permalink. Hinterlasse einen Kommentar.

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