חומץ הוא אחד הכימיקלים השימושיים ביותר שתמצאו ברחבי הבית. זהו בעצם תמיסה בריכוז נמוך, כחמישה אחוזים, של חומצה אצטית, בעלת הנוסחה הכימית C2ה4או2, נכתב לפעמים כ- CH3COOH לבודד את יון המימן הקשור באופן רופף ההופך אותו לחומצי. עם pH של בסביבות 2.4, חומצה אצטית מאכלת למדי, אך היא נמצאת בריכוז כה נמוך בחומץ קולינרי, עד כי אין שום בעיה לשפוך את החומץ על הצ'יפס או הסלט. שני ניסויים במעבדה הכוללים חומץ יכולים להדגים תגובות אקסותרמיות ואנדותרמיות, אלו שמפזרות וסופגות חום בהתאמה. האחד מייצר הר געש מקציף שקריר ביותר ממה שאחד ואילו השני יוצר מתכת חלודה וקצת חום.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
תגובה אקסותרמית מייצרת חום ואילו תגובה אנדותרמית צורכת חום. מערבבים סודה לשתיה וחומץ כדי לחזות בתגובה אנדותרמית ומשרים צמר פלדה בחומץ כדי לחזות בתגובה אקסותרמית.
ניסוי הר הגעש המקציף
שלבו חומץ עם סודה לשתיה (נתרן ביקרבונט) ומדדו את הטמפרטורה ותגלו שהוא יורד בערך 4 מעלות צלזיוס (7.2 מעלות פרנהייט) תוך כדקה. אמנם ירידת הטמפרטורה אינה בדיוק תוצאה של התגובה הספציפית בין חומץ לאפייה סודה, זה לא היה קורה אם לא תשלב ביניהם, ולכן התהליך הכללי מתייחס לאנדותרמי תְגוּבָה. השילוב גם משחרר גז פחמן דו חמצני, שמבעבע בתוך התערובת ליצירת קצף העולה מהמיכל כמו לבה מהר געש.
תגובה זו מתרחשת בשני שלבים. בראשון, החומצה האצטית בחומץ מגיבה עם נתרן ביקרבונט לייצור נתרן אצטט וחומצה פחמנית:
NaHCO3 + HC2ה3או2 → NaC2ה3או2 + H2שיתוף3
חומצה פחמנית אינה יציבה והיא מתפרקת במהירות ליצירת פחמן דו חמצני ומים:
ה2שיתוף3 → H2O + CO2
אתה יכול לסכם את התהליך כולו באמצעות משוואה זו:
NaHCO3 + HC2ה3או2 → NaC2ה3או2 + H2O + CO2
נאמר במילים, נתרן ביקרבונט בתוספת חומצה אצטית מייצר נתרן אצטט בתוספת מים בתוספת פחמן דו חמצני. התגובה צורכת חום מכיוון שנדרשת אנרגיה כדי לשבור את מולקולות החומצה הפחמית למים ולפחמן דו חמצני.
ניסוי צמר פלדה מחליד
תגובת חמצון היא אקסותרמית מכיוון שהיא מייצרת חום. עצים בוערים מספקים דוגמה קיצונית לכך. מכיוון שהחלודה היא תגובת חמצון, היא מייצרת חום, אם כי החום בדרך כלל מתפוגג מהר מדי כדי להבחין בו. אם אתה יכול לגרום לכרית צמר פלדה להחליד במהירות, אתה יכול לתעד את עליית הטמפרטורה. אחת הדרכים לעשות זאת היא להשרות כרית צמר פלדה בחומץ כדי להסיר את ציפוי המגן מסיבי הפלדה.
הניחו כרית צמר פלדה דקה במיכל זכוכית ושפכו מעט חומץ בכיסוי. הניחו לכרית להיספג כדקה, הסירו אותה והניחו אותה בכלי אחר. הכניסו את קצה המדחום למרכז הכרית וצפו בו כ -5 דקות. תראה את קריאת הטמפרטורה עולה, ואולי תבחין בערפול בצד המכולה אם אתה משתמש בזכוכית שקופה. בסופו של דבר הטמפרטורה תפסיק לעלות כאשר סיבי הפלדה מצופים בשכבת חלודה, החוסמת חמצון נוסף.
מה קרה? החומצה האצטית בחומץ המיסה את הציפוי על סיבי כרית צמר הפלדה, וחשפה את הפלדה שמתחת לאטמוספרה. הברזל בפלדה הלא מוגנת בשילוב עם חמצן כדי לייצר יותר תחמוצת ברזל, ובתוך כך פלט חום. אם תשרו את הכרית שוב בחומץ ותחזירו אותה למיכל היבש, תראו אותה עלייה בטמפרטורה. אתה יכול לחזור על ניסוי זה שוב ושוב עד שכל הברזל בכרית החלוד, אם כי זה ייקח כנראה מספר ימים.