يعتبر الخل من أكثر المواد الكيميائية المفيدة التي تجدها في المنزل. إنه في الأساس محلول منخفض التركيز ، حوالي 5 بالمائة ، من حمض الأسيتيك ، والذي له الصيغة الكيميائية ج2ح4ا2، تكتب أحيانًا كـ CH3COOH لعزل أيون الهيدروجين غير المحكم الذي يجعله حامضيًا. مع درجة حموضة تبلغ حوالي 2.4 ، يعتبر حمض الأسيتيك مادة أكالة إلى حد ما ، لكنه بتركيز منخفض في خل الطهي بحيث لا توجد مشكلة في سكب الخل على البطاطس المقلية أو السلطة. يمكن أن تظهر تجربتان معمليتان تشتملان على الخل تفاعلات طاردة للحرارة وممتصة للحرارة ، وهي تلك التي تنبعث الحرارة وتمتصها على التوالي. ينتج أحدهما بركانًا رغويًا باردًا بأكثر من طريقة بينما ينتج الآخر معدنًا صدأًا وبعض الحرارة.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
ينتج التفاعل الطارد للحرارة حرارة بينما يستهلك التفاعل الماص للحرارة الحرارة. اخلط صودا الخبز والخل لتشاهد تفاعلًا ماصًا للحرارة وانقع الصوف الصلب في الخل لتشهد تفاعلًا طاردًا للحرارة.
تجربة بركان الرغوة
اخلط الخل مع صودا الخبز (بيكربونات الصوديوم) وقس درجة الحرارة ، وستجد أنها تنخفض بمقدار 4 درجات مئوية (7.2 درجة فهرنهايت) في حوالي دقيقة. على الرغم من أن انخفاض درجة الحرارة ليس نتيجة تفاعل محدد بين الخل والخبز الصودا ، لن يحدث ذلك إذا لم تجمعها ، لذا فإن العملية الكلية مؤهلة لتكون ماصة للحرارة تفاعل. يطلق هذا المزيج أيضًا غاز ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتصاعد داخل الخليط لتكوين رغوة تخرج من الحاوية مثل الحمم البركانية من البركان.
يحدث هذا التفاعل في خطوتين. في الحالة الأولى ، يتفاعل حمض الأسيتيك الموجود في الخل مع بيكربونات الصوديوم لإنتاج أسيتات الصوديوم وحمض الكربونيك:
ناهكو3 + HC2ح3ا2 → كلوريد الصوديوم2ح3ا2 + ح2كو3
حمض الكربونيك غير مستقر ، ويتحلل بسرعة ليشكل ثاني أكسيد الكربون والماء:
ح2كو3 → H.2O + CO2
يمكنك تلخيص العملية بأكملها بهذه المعادلة:
ناهكو3 + HC2ح3ا2 → كلوريد الصوديوم2ح3ا2 + ح2O + CO2
بالكلمات ، ينتج بيكربونات الصوديوم بالإضافة إلى حمض الأسيتيك أسيتات الصوديوم بالإضافة إلى الماء بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون. يستهلك التفاعل الحرارة لأن الطاقة مطلوبة لتكسير جزيئات حمض الكربونيك في الماء وثاني أكسيد الكربون.
تجربة الصوف الفولاذي الصدأ
تفاعل الأكسدة طارد للحرارة لأنه ينتج حرارة. تقدم السجلات المحترقة مثالًا صارخًا على ذلك. لأن الصدأ هو تفاعل أكسدة ، فإنه ينتج حرارة ، على الرغم من أن الحرارة عادة ما تتبدد بسرعة كبيرة للغاية بحيث لا يمكن ملاحظتها. إذا تمكنت من الحصول على وسادة من الصوف الصلب تصدأ بسرعة ، فيمكنك تسجيل ارتفاع درجة الحرارة. تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في نقع وسادة من الصوف الصلب في الخل لإزالة الطبقة الواقية من الألياف الفولاذية.
ضع وسادة من الصوف الصلب في وعاء زجاجي واسكب كمية كافية من الخل لتغطيتها. اترك الوسادة تنقع لمدة دقيقة تقريبًا ، ثم أزلها وضعها في وعاء آخر. أدخل طرف الترمومتر في منتصف الوسادة وشاهده لمدة 5 دقائق تقريبًا. ستلاحظ ارتفاع قراءة درجة الحرارة ، وقد تلاحظ ضبابية على جانب الحاوية إذا كنت تستخدم زجاجًا شفافًا. في النهاية ستتوقف درجة الحرارة عن الارتفاع حيث يتم طلاء ألياف الصلب بطبقة من الصدأ ، مما يمنع المزيد من الأكسدة.
ماذا حدث؟ قام حمض الأسيتيك الموجود في الخل بإذابة الطلاء الموجود على ألياف وسادة الصوف الفولاذي ، مما أدى إلى تعريض الفولاذ الموجود أسفله للجو. يتحد الحديد الموجود في الفولاذ غير المحمي مع الأكسجين لإنتاج المزيد من أكسيد الحديد ، وفي هذه العملية ، يُطلق حرارة. إذا نقعت الوسادة مرة أخرى في الخل وأعدتها إلى الوعاء الجاف ، ستلاحظ ارتفاعًا في درجة الحرارة. يمكنك تكرار هذه التجربة مرارًا وتكرارًا حتى تصدأ كل الحديد الموجود في الوسادة ، على الرغم من أن هذا قد يستغرق عدة أيام.