Ocet je jednou z nejužitečnějších chemikálií, které najdete po celém domě. Je to v zásadě asi 5% roztok kyseliny octové s nízkou koncentrací, který má chemický vzorec C.2H4Ó2, někdy psaný jako CH3COOH k izolaci volně vázaného iontu vodíku, který ho činí kyselým. S pH kolem 2,4 je kyselina octová poměrně žíravá, ale v kulinářském octě je v tak nízké koncentraci, že není problém nalít ocet na hranolky nebo salát. Dva laboratorní experimenty zahrnující ocet mohou demonstrovat exotermické a endotermické reakce, které vydávají a absorbují teplo. Jeden produkuje pěnivou sopku, která je chladná více způsoby, zatímco druhá vytváří zrezivělý kov a trochu tepla.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Exotermická reakce produkuje teplo, zatímco endotermická reakce teplo spotřebovává. Smíchejte sódu a ocet, abyste byli svědky endotermické reakce, a namočte ocelovou vlnu do octa, abyste byli svědky exotermické.
Experiment s pěnou sopky
Zkombinujte ocet se sódou bikarbónou (hydrogenuhličitanem sodným) a změřte teplotu a zjistíte, že za minutu klesne asi o 4 stupně Celsia (7,2 stupňů Fahrenheita). Ačkoli pokles teploty není přesně výsledkem specifické reakce mezi octem a pečením soda, nenastalo by to, pokud byste je nekombinovali, takže se celý proces kvalifikuje jako endotermický reakce. Kombinace také uvolňuje plynný kysličník uhličitý, který bublinkuje uvnitř směsi a vytváří pěnu, která vystupuje z nádoby jako láva ze sopky.
Tato reakce probíhá ve dvou krocích. V prvním případě kyselina octová v octě reaguje s hydrogenuhličitanem sodným za vzniku octanu sodného a kyseliny uhličité:
NaHCO3 + HC2H3Ó2 → NaC2H3Ó2 + H2CO3
Kyselina uhličitá je nestabilní a rychle se rozkládá za vzniku oxidu uhličitého a vody:
H2CO3 → H2O + CO2
Celý proces můžete shrnout pomocí této rovnice:
NaHCO3 + HC2H3Ó2 → NaC2H3Ó2 + H2O + CO2
Řečeno slovy, hydrogenuhličitan sodný plus kyselina octová produkuje octan sodný plus vodu plus oxid uhličitý. Reakce spotřebovává teplo, protože k rozbití molekul kyseliny uhličité na vodu a oxid uhličitý je zapotřebí energie.
Experiment rezavé ocelové vlny
Oxidační reakce je exotermická, protože produkuje teplo. Extrémním příkladem je vypalování protokolů. Protože rezivění je oxidační reakce, produkuje teplo, i když se teplo obvykle rozptyluje příliš rychle, aby to bylo patrné. Pokud se vám podaří rychle zrezivět podložku z ocelové vlny, můžete zaznamenat nárůst teploty. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je namočit podložku z ocelové vlny do octa, aby se odstranil ochranný povlak z ocelových vláken.
Vložte do skleněné nádoby jemnou podložku z ocelové vlny a nalijte tolik octa, aby ji zakryla. Nechte podložku asi minutu máčet, poté ji vyjměte a vložte do jiné nádoby. Vložte konec teploměru do středu podložky a sledujte jej asi 5 minut. Uvidíte nárůst teploty a při použití čirého skla si můžete dokonce všimnout mlhy na boku nádoby. Nakonec teplota přestane stoupat, protože ocelová vlákna jsou potažena vrstvou rzi, která blokuje další oxidaci.
Co se stalo? Kyselina octová v octě rozpustila povlak na vláknech podložky z ocelové vlny a vystavila tak ocel pod atmosférou. Železo v nechráněné oceli v kombinaci s kyslíkem produkovalo více oxidu železa a při tomto procesu vydávalo teplo. Pokud podložku znovu namočíte do octa a vložíte ji zpět do suché nádoby, uvidíte stejný nárůst teploty. Tento experiment můžete opakovat znovu a znovu, dokud celé železo v podložce nezreziví, i když by to pravděpodobně trvalo několik dní.