De scheikundige werking van een instant coldpack

De scheikundige werking van een instant coldpack In de sportwereld wordt er regelmatig gebruik gemaakt van een instant coldpack om zwellingen bij blessures te voorkomen of te laten afnemen. Een instant coldpack bevat twee stoffen die bij samenvoeging een koudmakend mengsel vormen. De stoffen hebben dus energie (warmte) uit de omgeving nodig om te kunnen mengen. Deze warmte kunnen ze bijvoorbeeld halen van een omgeslagen voet die daardoor wordt afgekoeld en dus minder zal opzwellen.

Inhoud


Een koudmakend mengsel

Een veel gebruikt instant coldpack bevat ammoniumnitraat (NH4NO3) en water (H2O). Beide stoffen bevinden zich in een plastic zakje gescheiden van elkaar in twee compartimenten. Wanneer je het zakje indrukt, beschadig je de scheiding tussen beide compartimenten en worden de stoffen samengevoegd. Hierbij ontstaat een koudmakend mengsel met een temperatuur van ongeveer -10°C. Er wordt tijdens het oplossen van beide stoffen warmte uit de omgeving opgenomen en alzo maakt het zakje zijn omgeving koud.

Invloed van intermoleculaire krachten

Dat NH4NO3 en H2O een koudmakend mengsel vormen, is te verklaren op basis van de intermoleculaire krachten die heersen tussen beide stoffen. Intermoleculaire krachten zorgen ervoor dat stoffen bij elkaar blijven. Of twee stoffen mengbaar zijn, hangt af van de grootte van de intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen de moleculen van dezelfde soort en van de grootte van de intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen de twee stoffen.
Watermoleculen vormen onderling zeer sterke waterstofbruggen.

waterstofbruggen tussen watermoleculen / Bron: Publiek domein, Wikimedia Commons (PD)waterstofbruggen tussen watermoleculen / Bron: Publiek domein, Wikimedia Commons (PD)
Waterstofbruggen kunnen gevormd worden bij moleculen die H-atomen bevatten welke gebonden zijn aan kleine atomen met een grote elektronegatieve waarde (ENW). Een grote elektronegatieve waarde betekent dat die atomen elektronen naar zich toetrekken. Stikstof, zuurstof en fluor zijn voorbeelden van atomen met een grote ENW. Waterstofbruggen waarin een zuurstofatoom betrokken is, zijn het sterkst omdat zuurstof een hogere ENW heeft dan stikstof en fluor. De waterstofbruggen tussen H2O en NH4NO3 zijn dus veel zwakker.

Het streven naar meer wanorde

Je zal verwachten dat de intermoleculaire krachten tussen de twee stoffen minstens even sterk moeten zijn als deze tussen de individuele stoffen om vermenging te krijgen. Dit hoeft niet steeds waar te zijn. Er is ook nog zoiets als het streven naar een maximum aan wanorde. Het mengen van deeltjes zorgt voor meer wanorde dan wanneer de stoffen netjes in twee lagen blijven.
Ondanks de zwakkere intermoleculaire krachten die na mengen ontstaan, zal ammoniumnitraat toch goed oplosbaar zijn in water, dit dus door de toegenomen chaos. Het moet hiervoor wel energie opnemen uit de omgeving. Het kost hier immers meer energie om gelijke moleculen uit elkaar te halen dan dat er energie vrijkomt bij het ontstaan van menginteracties. Het mengen heeft dus een sterke temperatuurafname als gevolg wat dit mengsel uitermate geschikt maakt om gebruikt te worden in een coldpack.

Verschil met een ijszak

Voor de koeling van een blessure kan uiteraard evengoed een ijszak worden gebruikt. Hiervoor moet je gewoon ijsblokjes uit de diepvriezer nemen. Er komt geen chemie aan te pas. Alhoewel een ijszak goedkoper is, blijft een instant coldpack toch handiger. Je kan het gemakkelijk vervoeren en het blijft gebruiksklaar bij elke omgevingstemperatuur.
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Aggregatietoestanden en intermoleculaire krachtenAggregatietoestanden en intermoleculaire krachtenDe aggregatietoestand van een stof (vast, vloeibaar of gasvormig) staat in direct verband met de intermoleculaire kracht…
Verwerkbaarheid betonspecieVerwerkbaarheid is een algemeenbegrip. In principe worden die eigenschappen van betonspecie bedoeld, die te maken hebben…
Het azeotroop gedrag van een ethanol-watermengselHet azeotroop gedrag van een ethanol-watermengselEen ethanol-watermengsel kan door middel van een destillatie nooit volledig worden gescheiden in zuivere ethanol en zuiv…
Krachten SamenstellenOp een voorwerp worden meestal twee of meer krachten uitgeoefend. Je kunt deze krachten vervangen door één kracht, die h…

De kationenuitwisselingscapaciteit van een bodemDe kationenuitwisselingscapaciteit van een bodemPlanten moeten voor hun groei kationen absorberen uit de bodem. Het is niet voldoende dat die kationen worden toegevoegd…
Gedemineraliseerd water makenGedemineraliseerd water makenLeidingwater wordt zelden gebruikt in laboratoria.De mineralen aanwezig in leidingwater kunnen chemische reacties immers…
Bronnen en referenties

Reageer op het artikel "De scheikundige werking van een instant coldpack"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Laatste update: 21-10-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 2
Schrijf mee!