Avete mai provato uno di quegli scaldamani a gel che si attivano con un semplice clic? Basta piegare una piccola lamina metallica all’interno e il liquido trasparente cristallizza a vista d’occhio, diventando caldo in pochi istanti. Questo accade grazie a una reazione chimica esotermica che innesca la solidificazione della soluzione di acetato di sodio presente nello scaldamani, che rilascia calore. Questi oggetti sono riutilizzabili, basta immergerli in acqua bollente per far sciogliere i cristalli e riportarli allo stato liquido, pronti per un nuovo "clic".
Ma cosa succede davvero dentro quello scaldamani? In questo esperimento (che trovate nel video allegato) andiamo a scoprirlo, smontando il dispositivo, producendo la sostanza a casa e spiegando la chimica dell’acetato di sodio e delle soluzioni sovrassature.
Il funzionamento dello scaldamani riutilizzabile in gel: l’acetato di sodio
Aprendo lo scaldamani, si scopre un liquido composto principalmente da acetato di sodio disciolto in acqua. È proprio questo sale che rende possibile la “magia” della cristallizzazione istantanea. La cosa bella è che si può ottenere facilmente anche in casa, partendo da due ingredienti comunissimi: aceto e bicarbonato di sodio.
Quando acido acetico (nell’aceto) e bicarbonato reagiscono, si neutralizzano formando acetato di sodio, acqua e anidride carbonica — quella schiuma che vediamo durante la reazione. Una volta terminato il rilascio di bollicine, basta riscaldare la soluzione per far evaporare l’acqua e ottenere un concentrato molto simile a quello contenuto negli scaldamani commerciali.
Soluzioni sovrassature: acqua che scioglie “più del possibile”
La vera magia però avviene quando si studia la solubilità dell’acetato di sodio. A temperatura ambiente (circa 20 °C), in 30 g d’acqua si sciolgono solo 15 g di acetato. Se però si scalda la soluzione fino a 100 °C, la solubilità aumenta enormemente e si possono sciogliere fino a 160 g.
Ora, se questa soluzione calda viene lasciata raffreddare senza disturbarla, rimane liquida anche a temperatura ambiente: l’acqua “dimentica” di non poter sciogliere tutto quel sale. Si tratta di una soluzione sovrassatura, una condizione instabile in cui le molecole sono pronte a cristallizzare da un momento all’altro, ma aspettano solo una “scintilla”.
Quella scintilla può essere un piccolo cristallo di acetato, o anche solo un’imperfezione sulla pelle: basta un contatto e l’intera soluzione solidifica all’istante, liberando calore.
Perché lo scaldamani in gel si riscalda e come si riporta allo stato liquido
Durante la cristallizzazione, le molecole di acetato di sodio passano da uno stato libero e in movimento (liquido) a uno ordinato e fisso (solido). Perdendo energia cinetica, quella stessa energia viene rilasciata sotto forma di calore: per questo il processo è esotermico.
È anche reversibile: una volta solidificato, lo scaldamani può essere “rigenerato” semplicemente immergendolo in acqua bollente per sciogliere nuovamente i cristalli. Una volta raffreddato, è pronto per un nuovo clic e un nuovo rilascio di calore.
