Le vinaigre est l'un des produits chimiques les plus utiles que vous trouverez dans la maison. C'est essentiellement une solution à faible concentration, environ 5 pour cent, d'acide acétique, qui a la formule chimique C2H4O2, parfois écrit CH3COOH pour isoler l'ion hydrogène faiblement lié qui le rend acide. Avec un pH d'environ 2,4, l'acide acétique est assez corrosif, mais il est en si faible concentration dans le vinaigre culinaire qu'il n'y a aucun problème à verser le vinaigre sur vos frites ou votre salade. Deux expériences de laboratoire impliquant du vinaigre peuvent démontrer des réactions exothermiques et endothermiques, qui sont respectivement celles qui dégagent et absorbent de la chaleur. L'un produit un volcan moussant qui est froid à plus d'un titre tandis que l'autre crée du métal rouillé et un peu de chaleur.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Une réaction exothermique produit de la chaleur tandis qu'une réaction endothermique consomme de la chaleur. Mélangez du bicarbonate de soude et du vinaigre pour assister à une réaction endothermique et faites tremper de la laine d'acier dans du vinaigre pour assister à une réaction exothermique.
L'expérience du volcan moussant
Combinez du vinaigre avec du bicarbonate de soude (bicarbonate de sodium) et mesurez la température, et vous constaterez qu'elle chute d'environ 4 degrés Celsius (7,2 degrés Fahrenheit) en une minute environ. Bien que la baisse de température ne soit pas exactement le résultat de la réaction spécifique entre le vinaigre et la cuisson soude, cela ne se produirait pas si vous ne les combiniez pas, donc le processus global est qualifié d'endothermique réaction. La combinaison libère également du dioxyde de carbone, qui bouillonne à l'intérieur du mélange pour créer une mousse qui s'élève du récipient comme la lave d'un volcan.
Cette réaction se déroule en deux étapes. Dans le premier, l'acide acétique du vinaigre réagit avec le bicarbonate de sodium pour produire de l'acétate de sodium et de l'acide carbonique :
NaHCO3 + CH2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
L'acide carbonique est instable et se décompose rapidement pour former du dioxyde de carbone et de l'eau :
H2CO3 → H2O + CO2
Vous pouvez résumer l'ensemble du processus avec cette équation :
NaHCO3 + CH2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Exprimé en mots, le bicarbonate de sodium plus l'acide acétique produit l'acétate de sodium plus l'eau plus le dioxyde de carbone. La réaction consomme de la chaleur car de l'énergie est nécessaire pour briser les molécules d'acide carbonique en eau et en dioxyde de carbone.
L'expérience de la laine d'acier rouillée
Une réaction d'oxydation est exothermique car elle produit de la chaleur. Les bûches en feu en sont un exemple extrême. La rouille étant une réaction d'oxydation, elle produit de la chaleur, bien que la chaleur se dissipe généralement trop rapidement pour être perceptible. Si vous pouvez faire rouiller rapidement un tampon en laine d'acier, vous pouvez enregistrer l'augmentation de la température. Une façon de le faire est de tremper un tampon de laine d'acier dans du vinaigre pour enlever le revêtement protecteur des fibres d'acier.
Placez un fin tampon de laine d'acier dans un récipient en verre et versez suffisamment de vinaigre pour le couvrir. Laissez le tampon tremper pendant environ une minute, puis retirez-le et placez-le dans un autre récipient. Insérez l'extrémité d'un thermomètre au centre du tampon et observez-le pendant environ 5 minutes. Vous verrez la température augmenter et vous remarquerez peut-être même de la buée sur le côté du récipient si vous utilisez du verre transparent. Finalement, la température cessera d'augmenter à mesure que les fibres d'acier seront recouvertes d'une couche de rouille, qui bloque toute oxydation supplémentaire.
Que s'est-il passé? L'acide acétique dans le vinaigre a dissous le revêtement sur les fibres du tampon de laine d'acier, exposant l'acier en dessous à l'atmosphère. Le fer de l'acier non protégé s'est combiné à l'oxygène pour produire plus d'oxyde de fer et, ce faisant, a dégagé de la chaleur. Si vous trempez à nouveau le tampon dans du vinaigre et le remettez dans le récipient sec, vous verrez la même augmentation de température. Vous pouvez répéter cette expérience encore et encore jusqu'à ce que tout le fer du tampon soit rouillé, bien que cela prenne probablement plusieurs jours.
