Оцетът е един от най-полезните химикали, които откривате в къщата. Това е основно разтвор на оцетна киселина с ниска концентрация, около 5%, който има химическата формула С2З.4О2, понякога се пише като СН3COOH за изолиране на слабо свързания водороден йон, който го прави кисел. С рН около 2,4, оцетната киселина е доста корозивна, но е в толкова ниска концентрация в кулинарен оцет, че няма проблем да излеете оцета върху картофите или салатата. Два лабораторни експеримента с оцет могат да демонстрират екзотермични и ендотермични реакции, които отделят и абсорбират топлината съответно. Единият произвежда пенещ се вулкан, който е хладен по много начини, а другият създава ръждясал метал и малко топлина.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Екзотермичната реакция произвежда топлина, докато ендотермичната реакция консумира топлина. Смесете сода за хляб и оцет, за да станете свидетели на ендотермична реакция и накиснете стоманена вълна в оцет, за да станете свидетели на екзотермична.
Експериментът с пенещ се вулкан
Комбинирайте оцет със сода за хляб (натриев бикарбонат) и измервайте температурата и ще установите, че тя пада около 4 градуса по Целзий (7,2 градуса по Фаренхайт) за около минута. Въпреки че падането на температурата не е точно резултат от специфичната реакция между оцета и печенето сода, няма да се случи, ако не ги комбинирате, така че цялостният процес се квалифицира като ендотермичен реакция. Комбинацията също така освобождава въглероден диоксид, който мехурче вътре в сместа, за да създаде пяна, която се издига от контейнера като лава от вулкан.
Тази реакция протича в два етапа. В първата, оцетната киселина в оцета реагира с натриевия бикарбонат, образувайки натриев ацетат и въглеродна киселина:
NaHCO3 + HC2З.3О2 → NaC2З.3О2 + Н2CO3
Въглеродната киселина е нестабилна и бързо се разлага, образувайки въглероден диоксид и вода:
З.2CO3 → H2O + CO2
Можете да обобщите целия процес с това уравнение:
NaHCO3 + HC2З.3О2 → NaC2З.3О2 + Н2O + CO2
Казано с думи, натриевият бикарбонат плюс оцетна киселина произвежда натриев ацетат плюс вода плюс въглероден диоксид. Реакцията изразходва топлина, тъй като е необходима енергия за разграждане на молекулите на въглена киселина във вода и въглероден диоксид.
Експериментът с ръждясала стоманена вълна
Реакцията на окисление е екзотермична, тъй като произвежда топлина. Горящите трупи са краен пример за това. Тъй като ръждата е реакция на окисляване, тя произвежда топлина, въпреки че топлината обикновено се разсейва твърде бързо, за да бъде забележима. Ако можете да накарате стоманена вълнена подложка да ръждясва бързо, можете да запишете повишаването на температурата. Един от начините да направите това е да накиснете стоманена вълнена подложка в оцет, за да премахнете защитното покритие от стоманените влакна.
Поставете фина подложка от стоманена вълна в стъклен съд и налейте оцет, колкото да го покрие. Оставете подложката да попие за около минута, след което я извадете и я поставете в друг контейнер. Поставете края на термометъра в центъра на подложката и го наблюдавайте около 5 минути. Ще видите покачване на температурата и може дори да забележите замъгляване отстрани на контейнера, ако използвате прозрачно стъкло. В крайна сметка температурата ще спре да се повишава, тъй като стоманените влакна се покриват със слой ръжда, който блокира по-нататъшното окисляване.
Какво стана? Оцетната киселина в оцета разтвори покритието върху влакната на подложката от стоманена вълна, излагайки стоманата отдолу на атмосферата. Желязото в незащитената стомана, комбинирано с кислород, за да произведе повече железен оксид и в процеса отделя топлина. Ако отново накиснете подложката в оцет и я поставите обратно в сухия съд, ще видите същото повишаване на температурата. Можете да повтаряте този експеримент отново и отново, докато цялото желязо в подложката е ръждясало, въпреки че това вероятно ще отнеме няколко дни.