¿De qué material están hechas las bolsas térmicas?

Question

Acabo de comprar una bolsa de calor en la tienda y tiene una propiedad especial.

Se compone de una bolsa de plástico transparente y un líquido transparente desconocido en su interior cuando se vende. Hay una pequeña pieza metálica circular dentro. Si se dobla la pieza metálica, se producirá la cristalización y se liberará bastante calor. La cristalización se extenderá y convertirá todo el líquido en cristales.

Cuando la bolsa de plástico endurecida se enfríe, hay que ponerla en agua hirviendo y los cristales se disolverán y volverán a ser líquidos.

Lo que es más interesante, intenté calentarlo pero sin dejar que se disolviera todo el cristal, sacarlo del agua hirviendo y suponer que está listo para el siguiente uso. Sin embargo, el líquido/cristal a medio disolver se convierte de nuevo en todos los cristales (sin que yo doble la pieza de metal). Supongo que la transformación no fue completa y el proceso se revirtió.

¿Inventaron los japoneses este material?

Answer 1

La bolsa contiene una solución sobresaturada de alguna sal con una entalpía de cristalización altamente negativa, que podría ser algo así como acetato de sodio ( $\ce{Na^{+}CH3CO2^{-}}$ ). La sal disuelta querría salir de la solución pero carece de un sitio de nucleación. Al doblar el disco metálico se produce un sitio transitorio donde puede comenzar la cristalización, y a partir de ahí se produce una reacción en cadena que hace que todo el soluto cristalice y libere el calor asociado a esta cristalización.

Su suposición respecto a los cristales medio disueltos es correcta - los cristales que no se han disuelto actúan como cristales de semillas para un mayor crecimiento de los cristales. Hay que disolver todos los cristales para evitar que el proceso se invierta espontáneamente.

A pesar de la popularidad de este tipo de reacción para los modernos envases de alimentos/bebidas autocalentables en Japón, sospecho que el descubrimiento de este tipo de reacción se pierde en la antigüedad, ya que, por ejemplo, el acetato de sodio se puede hacer simplemente mezclando sal y vinagre. Recuerdo haber leído que la reacción altamente exotérmica del óxido de calcio y el agua se utilizaba en las latas autocalentables de alimentos en la Primera Guerra Mundial.