Ocat je jedna od najkorisnijih kemikalija koje možete pronaći u kući. To je u osnovi otopina octene kiseline niske koncentracije, oko 5 posto, koja ima kemijsku formulu C2H4O2, ponekad zapisan kao CH3COOH za izolaciju slabo vezanog vodikovog iona koji ga čini kiselim. S pH oko 2,4, octena kiselina prilično je nagrizajuća, ali u toliko je niskoj koncentraciji kulinarskog octa da nema problema s izlijevanjem octa na pomfrit ili salatu. Dva laboratorijska pokusa koja uključuju ocat mogu pokazati egzotermne i endotermne reakcije koje odaju i apsorbiraju toplinu. Jedan stvara zapjenjeni vulkan koji je hladan na više načina, dok drugi stvara hrđavi metal i malo topline.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Egzotermna reakcija proizvodi toplinu, dok endotermna reakcija troši toplinu. Pomiješajte sodu bikarbonu i ocat da biste svjedočili endotermnoj reakciji i namočite čeličnu vunu u ocat da postanete egzotermni.
Eksperiment s pjenušavim vulkanom
Kombinirajte ocat sa sodom bikarbonom (natrijevim bikarbonatom) i izmjerite temperaturu, pa ćete otkriti da padne za oko 4 Celzijeva stupnja (7,2 stupnja Fahrenheita) za oko minutu. Iako pad temperature nije baš rezultat specifične reakcije octa i pečenja soda, ne bi se dogodilo da ih ne kombinirate, pa se cjelokupni postupak kvalificira kao endotermičan reakcija. Kombinacija također oslobađa plin ugljični dioksid koji se mjehurići stvara u smjesi stvarajući pjenu koja izlazi iz posude poput lave iz vulkana.
Ova se reakcija odvija u dva koraka. U prvom, octena kiselina u octu reagira s natrijevim bikarbonatom dajući natrijev acetat i ugljičnu kiselinu:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
Ugljična kiselina je nestabilna i brzo se razgrađuje stvarajući ugljični dioksid i vodu:
H2CO3 → H2O + CO2
Cijeli postupak možete sažeti ovom jednadžbom:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Riječima rečeno, natrij bikarbonat plus octena kiselina stvara natrij acetat plus vodu i ugljični dioksid. Reakcija troši toplinu jer je potrebna energija za razbijanje molekula ugljične kiseline u vodu i ugljični dioksid.
Eksperiment hrđave čelične vune
Reakcija oksidacije je egzotermna jer proizvodi toplinu. Gorući trupci predstavljaju ekstreman primjer za to. Budući da je hrđanje reakcija oksidacije, proizvodi toplinu, iako se toplina obično prebrzo rasipa da bi bila uočljiva. Ako pak čelična vuna može brzo zahrđati, možete zabilježiti porast temperature. Jedan od načina za to je namočenje čelične jastučiće od vune u octu kako bi se uklonio zaštitni premaz sa čeličnih vlakana.
Stavite finu podlogu od čelične vune u staklenu posudu i ulijte dovoljno octa da je pokrije. Ostavite da se jastučić namače otprilike minutu, a zatim ga izvadite i stavite u drugu posudu. Umetnite kraj termometra u središte jastučića i gledajte ga oko 5 minuta. Vidjet ćete porast očitanja temperature, a možda ćete primijetiti i maglovitost na boku posude ako koristite prozirno staklo. Na kraju će temperatura prestati rasti jer se čelična vlakna oblože slojem hrđe, koji blokira daljnju oksidaciju.
Što se dogodilo? Octena kiselina u octu otopila je prevlaku na vlaknima jastučića od čelične vune, izlažući čelik ispod atmosferi. Željezo u nezaštićenom čeliku u kombinaciji s kisikom stvara više željezovog oksida i u tom procesu odaje toplinu. Ako ponovno namočite blazinicu octom i vratite je u suhu posudu, vidjet ćete isti porast temperature. Ovaj pokus možete ponavljati iznova i iznova dok sve željezo u pločici ne zahrđa, iako bi to vjerojatno trebalo nekoliko dana.