Πώς να φτιάξετε αλάτι Rochelle – Τετραϋδρικό τρυγικό νάτριο κάλιο

Είναι εύκολο να φτιάξετε αλάτι Rochelle χρησιμοποιώντας δύο κοινά υλικά κουζίνας. Το άλας Rochelle είναι τετραένυδρο τρυγικό κάλιο νατρίου ή τετραένυδρο νάτριο κάλιο (KNaC₄ H₄ O₆ ·4H₂ Ο). Το αλάτι Rochelle παράγει μεγάλους πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους, που χρησιμοποιούνται για επιστημονικά πειράματα και ως μετατροπείς σε μικρόφωνα και λαβές γραμμοφώνου. Η χημική ουσία είναι ένα πρόσθετο τροφίμων που προσδίδει μια δροσερή, αλμυρή γεύση. Είναι επίσης ένα συστατικό σε αντιδραστήρια χημείας, συμπεριλαμβανομένου του αντιδραστηρίου Biuret και του διαλύματος Fehling. Μπορείτε να αγοράσετε αλάτι Rochelle, αλλά είναι αρκετά ακριβό. Γιατί να μην δοκιμάσετε να το φτιάξετε μόνοι σας;

Συστατικά αλατιού Rochelle

Χρειάζεστε σόδα πλυσίματος (ανθρακικό νάτριο), κρέμα ταρτάρ (διτρυγικό κάλιο ή όξινο τρυγικό κάλιο) και νερό. Αν μπορείτε να πάρετε σόδα πλυσίματος, υπέροχο! Χρησιμοποιησετο. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν έχουν έτοιμη πρόσβαση σε σόδα πλυσίματος, αλλά μπορούν να πάρουν μαγειρική σόδα (όξινο ανθρακικό νάτριο). Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε για να μετατρέψετε τη μαγειρική σόδα σε σόδα πλυσίματος είναι να εφαρμόσετε ήπια θερμότητα.

Σόδα πλυσίματος ή μαγειρική σόδα (1 κουτί, περίπου 500 γρ.)
Κρέμα ταρτάρ (περίπου 4 oz ή 145 g)
Νερό (κατά προτίμηση αποσταγμένο)

Θα χρειαστείτε μια αξιοπρεπή ποσότητα κρέμας ταρτάρ για να πάρετε αρκετό αλάτι Rochelle για την ανάπτυξη κρυστάλλων. Μια καλή αναλογία είναι δύο μικρά δοχεία με κρέμα ταρτάρ σε ένα κανονικό κουτί μαγειρική σόδα.

Έχετε καθαρά χημικά και ζυγαριά; Εάν ξεκινήσετε με 500 γραμμάρια μαγειρικής σόδας ή σόδα πλυσίματος και 200 γραμμάρια κρέμας ταρτάρ, θα πρέπει να συλλέξετε περίπου 210 γραμμάρια αλάτι Rochelle.

Για να μετατρέψετε τη μαγειρική σόδα σε σόδα πλυσίματος, απλώστε μαγειρική σόδα σε ένα ταψί και θερμαίνετε τη σε θερμοκρασία 275 °F (135 °C) για 30 λεπτά έως 1 ώρα. Ούτε η θερμοκρασία ούτε ο χρόνος είναι ιδιαίτερα κρίσιμοι (δεν μπορείτε να «κάψετε» μαγειρική σόδα ή σόδα πλυσίματος). Θα ξέρετε ότι η μετατροπή έχει ολοκληρωθεί όταν η σκόνη σταματήσει να βγάζει φυσαλίδες/ατμίζει και αλλάξει η υφή της. Συλλέξτε την ξηρή σκόνη και σφραγίστε την για να αποτρέψετε την υγρασία από τη μετατροπή της σόδας πλυσίματος ξανά σε μαγειρική σόδα.

Φτιάξτε αλάτι Rochelle

Φτιάξτε έναν πολτό ανακατεύοντας κρέμα ταρτάρ (δύο δοχεία, περίπου 4 oz ή 145 g) σε 200 ml ζεστό νερό (ακριβώς κάτω από το σημείο βρασμού).
Προσθέστε τη σόδα πλυσίματος, μια μικρή μεζούρα τη φορά. Ανακατεύουμε μετά από κάθε προσθήκη.
Σταματήστε να προσθέτετε σόδα πλυσίματος όταν δεν προκαλεί πλέον φυσαλίδες. Το υγρό πρέπει να φαίνεται ημιδιαφανές. Δεν πειράζει αν υπερβάλλετε ελαφρά και υπάρχει λίγη αδιάλυτη σόδα πλυσίματος στο δοχείο.
Φιλτράρετε τυχόν στερεά χρησιμοποιώντας διηθητικό χαρτί ή φίλτρο καφέ.
Προαιρετικά:Ρίξτε το υγρό μέσα από ένα φίλτρο ενεργού άνθρακα για να το αποχρωματίσετε.
Καλύψτε το δοχείο με μια χαρτοπετσέτα για να κρατήσετε τη σκόνη, αλλά αφήστε το να εξατμιστεί. Αφήστε το δοχείο σε θερμοκρασία δωματίου, μακριά από το άμεσο ηλιακό φως. Καθώς το υγρό ψύχεται, σχηματίζονται κρύσταλλοι αλατιού Rochelle. Αφήστε την κρυστάλλωση να προχωρήσει μέχρι να μην δείτε περαιτέρω ανάπτυξη. Εάν σας ενδιαφέρει να συλλέξετε γρήγορα τη χημική ουσία αντί να αναπτύξετε μεγάλους κρυστάλλους, βάλτε το υγρό στο ψυγείο για πιο γρήγορα αποτελέσματα.
Συλλέξτε αυτούς τους κρυστάλλους. Είναι το αλάτι Rochelle.
Εάν είναι επιθυμητό, εκτελέστε μια ανακρυστάλλωση για περαιτέρω καθαρισμό του αλατιού. Για να το κάνετε αυτό, διαλύστε τους κρυστάλλους σε μια μικρή ποσότητα ζεστού, αποσταγμένου νερού. Συλλέξτε τους κρυστάλλους που αναπτύσσονται από αυτό το διάλυμα.

Η χημεία της παρασκευής αλατιού Rochelle

Αν ξεκινήσετε με μαγειρική σόδα, το πρώτο βήμα είναι η μετατροπή σε σόδα:

2NaHCO₃ → Na₂ CO₃ + CO₂ + H₂ Ον

Η αντίδραση μεταξύ κρέμας τρυγικού (διτρυγικού νατρίου) και ανθρακικού νατρίου σε νερό αποδίδει άλας Rochelle (τετραϋδρικό τρυγικό νάτριο):

KHC₄ H₄ O₆ + Na₂ CO₃ → C₄ H₄ O₆ KNa·4H₂ Ον

Εμπορική παρασκευή αλατιού Rochelle

Το εμπορικό παρασκεύασμα άλατος Rochelle ξεκινά με όξινο τρυγικό κάλιο (κρέμα τρυγίας) που περιέχει τουλάχιστον 60% τρυγικό οξύ. Μετά τη διάλυση της κρέμας ταρτάρ σε νερό ή υγρό από ένα προηγούμενο λουτρό, οι προσθήκες ζεστής καυστικής σόδας ρυθμίζουν το pH περίπου στο 8 και προκαλούν επίσης μια αντίδραση σαπωνοποίησης. Περνώντας το διάλυμα πάνω από ενεργό άνθρακα το αποχρωματίζει. Η μηχανική διήθηση και η φυγοκέντρηση αφαιρούν τις περισσότερες ακαθαρσίες που απομένουν. Τέλος, ένας κλίβανος διώχνει το νερό πριν από τη συσκευασία. Αυτό το τελευταίο βήμα παράγει τυπικά τρυγικό κάλιο νατρίου (όχι το τετραένυδρο). Έτσι, οι αναγνώστες που σκοπεύουν να αγοράσουν αλάτι Rochelle για την καλλιέργεια κρυστάλλων θα πρέπει να ελέγξουν τη χημική φόρμουλα ενός προϊόντος.

Στοιχεία για το αλάτι Rochelle

Όνομα IUPAC:L(+)-τρυγικό τετραϋδρικό νάτριο κάλιο
Γνωστό επίσης ως:αλάτι Rochelle, Seignette's salt, E337
Αριθμός CAS:304-59-6
Χημικός τύπος:KNaC₄ H₄ O₆ ·4H₂ O
Μοριακή μάζα:282,1 g/mol
Εμφάνιση:Άχρωμες, άοσμες μονοκλινικές βελόνες
Πυκνότητα:1,79 g/cm³
Σημείο τήξης:75 °C (167 °F, 348 K)
Σημείο βρασμού:220 °C (428 °F; 493 K)
Διαλυτότητα:26 g / 100 mL (0 ℃); 66 g / 100 mL (26 ℃)
Κρυσταλλική Δομή:Ορθορομβική

Πιεζοηλεκτρισμός

Ο Έλληνας φιλόσοφος Θεόφραστος (περίπου 314 π.Χ.) παρατήρησε την ικανότητα της τουρμαλίνης να προσελκύει πριονίδι και άχυρο όταν θερμαίνεται, αλλά δεν κατονόμασε το αποτέλεσμα. Ο Sir David Brewster χρησιμοποίησε το αλάτι Rochelle για να επιδείξει πυροηλεκτρισμό και πιεζοηλεκτρισμό το 1824.

Ένα πυροηλεκτρικό υλικό παράγει μια προσωρινή τάση κατά τη θέρμανση ή την ψύξη. Οι πυροηλεκτρικοί κρύσταλλοι είναι φυσικά ηλεκτρικά πολωμένοι. Οι αλλαγές θερμοκρασίας μετατοπίζουν τις θέσεις των ατόμων μέσα στον κρύσταλλο, αλλάζοντας την πόλωση και την τάση παραγωγής. Ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό παράγει μια τάση υπό την εφαρμογή μηχανικής καταπόνησης. Τα πιεζοηλεκτρικά στερεά περιέχουν ηλεκτρικές διπολικές ροπές. Κανονικά, τα δίπολα προσανατολίζονται τυχαία, αλλά η μηχανική καταπόνηση επαναπροσανατολίζει τα δίπολα. Σε ορισμένα υλικά, εμφανίζεται το αντίθετο αποτέλεσμα, όπου ένα εφαρμοσμένο ηλεκτρικό πεδίο παραμορφώνει μηχανικά τον κρύσταλλο.

Ο Pierre και ο Jacques Curie επεκτάθηκαν στα πειράματα του Brewster. Βρήκαν ότι ο χαλαζίας και το αλάτι Rochelle εμφανίζουν τον ισχυρότερο πιεζοηλεκτρισμό, αλλά η ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο, το τοπάζι και η τουρμαλίνη παρουσιάζουν επίσης το αποτέλεσμα.

Αναφορές

Brewster, David (1824). «Παρατηρήσεις πυροηλεκτρισμού ορυκτών». The Edinburgh Journal of Science . 1:208–215.
Fieser, L. F.; Fieser, Μ. (1967). Αντιδραστήρια για Οργανική Σύνθεση , Τόμος 1. Wiley:Νέα Υόρκη. Π. 983.
Kassaian, Jean-Maurice (2007). "Τρυγικό οξύ." Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (7η έκδ.). Wiley. doi:10.1002/14356007.a26_163
Lide, David R., ed. (2010). Εγχειρίδιο CRC Χημείας και Φυσικής (90η έκδ.). CRC Press, σελ. 4–83.
Newnham, R.E.; Cross, L. Eric (Νοέμβριος 2005). «Σιδηροηλεκτρισμός:Η θεμελίωση ενός πεδίου από τη μορφή στη λειτουργία». Δελτίο MRS . 30:845–846. doi:10.1557/mrs2005.272