自己动手,常见的固体酒精的制备

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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!
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。

硬脂酸
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杂,步骤如下:
①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。

②在另一烧瓶中加入酒精84g, NaOH 2g,在同样温度下加热搅拌,直至 NaOH完全溶解。

③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。

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。

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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制备固体酒精实验[1]
实验一固体酒精的制备
酒精的学名是乙醇燃烧时无烟无味安全卫生但由于是液体较易挥发携带不便如制成固体酒精降低了挥发性且易于包装和携带使用更加安全。

1、实验目的
掌握固体酒精的配制原理和实验方法。

2、实验原理
硬脂酸与氢氧化钠混合后将发生下列反应 C 17H35C OOH+NaOH C 17H35C OONa+H2O反应生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分子室温下在酒精中不易溶。

在较高的温度下硬脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中而冷却后则形成凝胶体系使酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间呈不流动状态而使酒精凝固形成了固体状态的酒精。

如果在试验中加入虫胶石腊作为粘结剂可得到质地更加结实的固体酒精。

同时可以助燃使其燃烧得更加持久并释放更多的热量。

3、实验仪器
水浴锅直形冷凝管橡胶管 100mL圆底烧瓶量筒烧杯吸管玻璃棒天平模具
4、实验药品及原料配比
酒精工业用酒≥95%(原料)
硬脂酸(原料)
氢氧化钠(原料)
硝酸铜(原料):着色剂
虫胶片(原料)
石蜡(原料)
5、实验步骤
1.向100mL圆底烧瓶加入50ml 95%酒精、
2.5g约0.012mol硬脂酸、两滴酚酞指示剂搅拌均匀装置回流冷凝管。

2.将上步圆底烧瓶在水浴上加热70℃左右并保温至固体溶解为止。

3.用8%氢氧化钠溶液8mL与8mL酒精混合配成碱液将碱液滴加进含硬脂酸和酒精的圆底烧瓶中直至酒精溶液的紫红色褪去缓慢时为止。

4.再加入10%的硝酸铜溶液1.2 ml搅拌均匀在水浴上加热回流30 min 左右使反应完全。

5.移去水浴趁热倒入模具冷却凝固后取出即得到成品可用纸盒包装或用塑料袋密封包装。

6.从上述包装中取出的固体酒精置于陶瓷或金属器皿中方可点燃使用。

也可将固化前的物料直接灌入带盖的小铁罐中冷却后密封保存。

这种包装可避免酒精挥发使用也十分方便打开盖子即可直接点燃。

7.取一小块产品点燃观察其燃烧情况。

6、思考题
1、固体酒精的配制原理是什么
2、虫胶片石蜡的作用是什么。