固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备

火锅是生活中很受人欢迎的!
不知道有没有人好奇过
有些在小火锅底部
燃烧的蓝色晶体是什么呢?
答案当然是——固体酒精!
固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备
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我们都知道酒精是液态的 , 但是火锅店中常见的燃料——固体酒精为什么就是固态的呢?
原因就在于液体酒精中加入了一些固化剂 。
固化剂的种类很多 , 醋酸钙、硝化纤维、乙基羧基乙基纤维素、高级脂肪酸等等 , 其中最常用的就是硬脂酸 。 除了硬脂酸之外 , 还要加入氢氧化钠等添加剂 。
固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备
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硬脂酸
固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备
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氢氧化钠
硬脂酸显酸性 , 而氢氧化钠呈碱性 , 两者可以发生中和反应生成硬脂酸钠 。
而硬脂酸钠是一个长链的极性分子 , 不溶于乙醇 , 可均匀分散在乙醇中形成溶胶 。 当温度降低时 , 胶粒的动能减少 , 原本分散的溶胶不稳定 , 大量胶粒析出 , 胶粒靠分子之间的范德华引力相互连接起来形成网状结构 。
酒精分子处于网状结构的空隙中 , 被束缚于相互连接的硬脂酸钠三维空间网状骨架间隙中 , 呈不流动状态而凝固 , 形成了固体酒精 , 这时胶体呈凝胶状态 。
当温度升高时 , 胶粒的动能增大 , 分子的运动速度加快 , 胶粒的联系消失 , 网状结构不再存在 , 胶粒呈自由活动状态 , 就又变成了液态的溶胶 。
那么问题来了 , 如何制备固体酒精呢?
制备固体酒精的方法并不复杂 , 步骤如下:
取含量95%的工业酒精100g , 加入13g硬脂酸 , 在烧瓶中加热搅拌 , 维持温度在60℃ , 直至硬脂酸完全溶解 。
时间大约需要40min 。 在另一烧瓶中加入酒精84g , NaOH2g , 在同样温度下加热搅拌 , 直至NaOH完全溶解 。
然后 , 将两份溶液趁热混合均匀 , 然后倒入模具中 , 待自然冷却后得均匀一致、几乎透明的固体酒精 。
固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备】想看实验过程的话可以看下面这个视频:
来源:科学原理一点通《实验室的魔法日常》
影响固体酒精性能的条件:
混合温度 。 在温度很低时由于硬脂酸不能完全溶解 , 因此无法制得固体酒精 。 最适宜的温度是60℃ 。 在60℃时两溶液混合后并不立该产生固化 , 因此可以使溶液混合的非常均匀 , 混合后在自然冷却的过程中 , 酒精不断地固化 , 最后得到均匀一致的固体酒精 。 虽然在70℃时所制得的产品外观亦很好 , 但该温度接近酒精溶液的沸点 , 酒精挥发速度太快 , 因此不宜选用该温度 。
硬脂酸的用量 。 随着硬脂酸用量的增加 , 产品的燃烧性能得到改善 , 燃烧时的流淌现象减轻 , 燃烧时间延长 。 但是随着硬脂酸用量的增加 , 燃烧后的残渣量增多 , 同时固体酒精的成本提高 。 硬脂酸的用量在6%时效果较好 。
碱的用量 。 随着氢氧化钠的加入量增加 , 产品的硬度越来越大 , 固化效果越好 , 当加入的氢氧化钠超过1.5%时 , 燃烧时间明显变短 , 加入的碱越多 , 成本也高 , 腐蚀性也大 , 并且会出现明显的烧焦气味 , 氢氧化钠的用量控制在1.30%时较好 。
添加剂对固体酒精质量的影响 。 酒精在燃烧时火焰基本无色 , 而固体酒精由于加入了氢氧化钠 , 钠离子的存在使燃烧时的火焰为黄色 。 若加入0.5%的硝酸铜 , 固体酒精的各项指标基本不受影响 , 但燃烧时火焰变为蓝色 。 可以选择不同的盐类 , 加入到固体酒精中去得到不同颜色的火焰 , 增加燃烧时的美感 。
固体酒精|自己动手,常见的固体酒精的制备
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制造多彩的固体酒精 。 通过在原料中加入着色剂 , 可以使原本无色的固体酒精呈现出五彩缤纷的色彩 , 从而增添情趣 。 着色剂可以是酚酞、甲基橙、甲基红、硝酸铜、硝酸钴、氯化钡等 。
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