Το ξίδι είναι μία από τις πιο χρήσιμες χημικές ουσίες που βρίσκετε γύρω από το σπίτι. Είναι βασικά ένα διάλυμα χαμηλής συγκέντρωσης, περίπου 5 τοις εκατό, οξικού οξέος, το οποίο έχει τον χημικό τύπο C2Η4Ο2, μερικές φορές γράφεται ως CH3COOH για την απομόνωση του χαλαρά συνδεδεμένου ιόντος υδρογόνου που το καθιστά όξινο. Με pH περίπου 2,4, το οξικό οξύ είναι αρκετά διαβρωτικό, αλλά είναι σε τόσο χαμηλή συγκέντρωση στο μαγειρικό ξίδι που δεν υπάρχει πρόβλημα να ρίξετε το ξύδι στις πατάτες ή τη σαλάτα σας. Δύο εργαστηριακά πειράματα με ξίδι μπορούν να δείξουν εξώθερμες και ενδοθερμικές αντιδράσεις, που είναι αυτές που εκλύουν και απορροφούν θερμότητα αντίστοιχα. Το ένα παράγει ένα αφρώδες ηφαίστειο που είναι δροσερό με περισσότερους τρόπους από το ένα ενώ το άλλο δημιουργεί σκουριασμένο μέταλλο και λίγη θερμότητα.
TL; DR (Πάρα πολύ; Δεν διαβάστηκε)
Μια εξώθερμη αντίδραση παράγει θερμότητα ενώ μια ενδοθερμική αντίδραση καταναλώνει θερμότητα. Ανακατέψτε τη μαγειρική σόδα και το ξύδι για να δείτε μια ενδοθερμική αντίδραση και εμποτίστε το χαλύβδινο μαλλί στο ξύδι για να δείτε ένα εξώθερμο.
Το πείραμα του ηφαιστείου αφρού
Συνδυάστε ξύδι με μαγειρική σόδα (όξινο ανθρακικό νάτριο) και μετρήστε τη θερμοκρασία και θα διαπιστώσετε ότι πέφτει περίπου 4 βαθμούς Κελσίου (7,2 βαθμούς Φαρενάιτ) σε περίπου ένα λεπτό. Αν και η πτώση της θερμοκρασίας δεν είναι ακριβώς αποτέλεσμα της ειδικής αντίδρασης μεταξύ ξιδιού και ψησίματος σόδα, δεν θα συνέβαινε αν δεν τα συνδυάζατε, οπότε η συνολική διαδικασία χαρακτηρίζεται ως ενδοθερμική αντίδραση. Ο συνδυασμός απελευθερώνει επίσης αέριο διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο διοχετεύεται μέσα στο μείγμα για να δημιουργήσει έναν αφρό που αναδύεται από το δοχείο σαν λάβα από ένα ηφαίστειο.
Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια. Στην πρώτη, το οξικό οξύ στο ξύδι αντιδρά με όξινο ανθρακικό νάτριο για να παράγει οξικό νάτριο και ανθρακικό οξύ:
NaHCO3 + HC2Η3Ο2 → NaC2Η3Ο2 + Χ2CO3
Το ανθρακικό οξύ είναι ασταθές και αποσυντίθεται γρήγορα για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα και νερό:
Η2CO3 → Η2Ο + CO2
Μπορείτε να συνοψίσετε ολόκληρη τη διαδικασία με αυτήν την εξίσωση:
NaHCO3 + HC2Η3Ο2 → NaC2Η3Ο2 + Χ2Ο + CO2
Με λέξεις, το όξινο ανθρακικό νάτριο συν οξικό οξύ παράγει οξικό νάτριο συν νερό συν διοξείδιο του άνθρακα. Η αντίδραση καταναλώνει θερμότητα επειδή απαιτείται ενέργεια για τη διάσπαση των μορίων ανθρακικού οξέος σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα.
Το πείραμα Rusting Steel μαλλί
Μια αντίδραση οξείδωσης είναι εξώθερμη επειδή παράγει θερμότητα. Η εγγραφή αρχείων καταγραφής αποτελεί ένα ακραίο παράδειγμα. Επειδή η σκουριά είναι μια αντίδραση οξείδωσης, παράγει θερμότητα, αν και η θερμότητα συνήθως διαλύεται πολύ γρήγορα για να είναι αισθητή. Εάν μπορείτε να πάρετε ένα χαλύβδινο μαλλί για σκουριά γρήγορα, ωστόσο, μπορείτε να καταγράψετε την αύξηση της θερμοκρασίας. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι να μουλιάσετε ένα χαλύβδινο μαλλί σε ξύδι για να αφαιρέσετε την προστατευτική επικάλυψη από τις χαλύβδινες ίνες.
Τοποθετήστε ένα λεπτό χαλύβδινο μαξιλάρι σε γυάλινο δοχείο και ρίξτε αρκετό ξύδι για να το καλύψετε. Αφήστε το επίθεμα να μουλιάσει για περίπου ένα λεπτό, στη συνέχεια αφαιρέστε το και τοποθετήστε το σε άλλο δοχείο. Τοποθετήστε το άκρο ενός θερμομέτρου στο κέντρο του ταμπόν και παρακολουθήστε το για περίπου 5 λεπτά. Θα δείτε την ανάγνωση της θερμοκρασίας να αυξάνεται και μπορεί να παρατηρήσετε ακόμη και ομίχλη στο πλάι του δοχείου εάν χρησιμοποιείτε διαυγές γυαλί. Τελικά η θερμοκρασία θα σταματήσει να αυξάνεται καθώς οι χαλύβδινες ίνες επικαλύπτονται με ένα στρώμα σκουριάς, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωση.
Τι συνέβη? Το οξικό οξύ στο ξίδι διαλύει την επικάλυψη στις ίνες του χαλύβδινου μαλλιού, εκθέτοντας τον ατσάλι κάτω από την ατμόσφαιρα. Ο σίδηρος στον μη προστατευμένο χάλυβα σε συνδυασμό με οξυγόνο για την παραγωγή περισσότερου οξειδίου του σιδήρου, και στη διαδικασία, έδωσε θερμότητα. Εάν μουλιάσετε ξανά το μαξιλάρι σε ξίδι και το τοποθετήσετε ξανά στο στεγνό δοχείο, θα δείτε την ίδια αύξηση της θερμοκρασίας. Μπορείτε να επαναλάβετε αυτό το πείραμα ξανά και ξανά μέχρι να σκουριάσει όλο το σίδερο στο ταμπόν, αν και αυτό θα χρειαζόταν πιθανώς αρκετές ημέρες.