在寒冷的冬季,各種取暖設(shè)備陸續(xù)登場,“暖寶寶”便是其中的一種。由于它攜帶方便,發(fā)熱持久穩(wěn)定,因此成為驅(qū)寒取暖、熱敷理療的時(shí)尚用品。
看,這就是其中一種自發(fā)熱暖寶寶。在使用時(shí),去掉外袋,讓布袋暴露在空氣中,氧氣進(jìn)入里面,暖寶寶便可以保持30℃~50℃持續(xù)低溫發(fā)熱大約12小時(shí)。
暖寶寶為什么會(huì)發(fā)熱呢?下面就讓我們一起從化學(xué)的角度來探究暖寶寶的成分,認(rèn)識(shí)暖寶寶發(fā)熱的原理。
商品名:一次性使用取暖片。
原袋內(nèi)物質(zhì)成分:鐵粉、活性炭、蛭石、氯化鈉、水等。
內(nèi)袋材料:微孔透氣無紡布。
外袋材料:不透氣塑料。
用法:臨使用前,打開外袋取出內(nèi)袋,直接貼在衣服上。
取一個(gè)未曾用過的暖寶寶。打開袋子,可以看到袋子里是一些均勻細(xì)膩的黑色固體,其中混雜少量白瓷色的小顆粒,濕潤含少量水。
用磁鐵靠近黑色粉末,黑色粉末被吸引,說明是鐵粉。取一些黑色粉末于試管中,加入足量稀鹽酸,可觀察到袋內(nèi)物質(zhì)部分溶解,產(chǎn)生許多細(xì)小的氣泡。用拇指堵住試管口,一段時(shí)間后,移開拇指,用燃燒的木條靠近試管口,能聽到爆鳴聲。反應(yīng)后進(jìn)行過濾,濾液呈淺綠色。
上述現(xiàn)象說明黑色粉末中有鐵粉,鐵粉與稀鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵和氫氣:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,氯化亞鐵溶液呈淺綠色。
觀察濾渣,發(fā)現(xiàn)有白色和黑色物質(zhì)。取干燥的濾渣灼燒,并在上面罩一個(gè)內(nèi)壁涂有澄清石灰水的燒杯,發(fā)現(xiàn)一段時(shí)間后澄清石灰水變渾濁,說明生成了CO2,即黑色固體中有碳單質(zhì)。濾渣中的白色固體就是蛭石。
打開用過的暖寶寶,發(fā)現(xiàn)黑色粉末中出現(xiàn)紅棕色物質(zhì)。取少量袋內(nèi)物質(zhì)于試管中,加入適量稀鹽酸,固體部分溶解。過濾,濾液呈黃色。
我們知道,鐵銹是紅棕色,其主要成分是氧化鐵,氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)后生成氯化鐵:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,氯化鐵溶液呈黃色。
實(shí)驗(yàn)說明,袋內(nèi)的鐵已經(jīng)轉(zhuǎn)化為氧化鐵。
暖寶寶發(fā)出的熱量主要來自鐵粉緩慢氧化(生銹)的過程。
暖寶寶的外層是不透氣塑料,用來隔絕空氣。內(nèi)層采用的則是微孔透氣膜制作的無紡布袋,無紡布袋的特點(diǎn)是均勻不漏、透氣性好。使用時(shí),打開外層不透氣塑料,氧氣進(jìn)入布袋內(nèi)與鐵粉接觸,鐵粉在與氧氣和水同時(shí)接觸的條件下發(fā)生緩慢氧化,釋放熱量,使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。
正常情況下鐵粉氧化是比較緩慢的,熱量無法積累。但在暖寶寶中,活性炭可以吸附空氣中的水分,同時(shí)又能使鐵粉和空氣的接觸面積增大,鐵粉與氧氣和水充分接觸,生銹速率加快。此外,氯化鈉也能加速鐵粉銹蝕。因此,原料中的活性炭和氯化鈉的作用是加快反應(yīng)速率,使暖寶寶在短時(shí)間內(nèi)釋放出較多的熱量。
為了使溫度能夠保持更長時(shí)間,暖寶寶還使用了礦物材料蛭石來保溫,故而它能持續(xù)發(fā)熱12小時(shí)之久,而且整個(gè)過程中溫度基本恒定。
暖寶寶在保存時(shí),不要使外袋破損,保持包裝的氣密性,以防失效。