ძმრის ექსპერიმენტი ენდოთერმული და ეგზოთერმული რეაქციებისათვის

ძმარი ერთ – ერთი ყველაზე სასარგებლო ქიმიკატია, რომელსაც სახლის გარშემო ნახავთ. ეს ძირითადად არის ძმარმჟავას დაბალი კონცენტრაციის ხსნარი, დაახლოებით 5 პროცენტი, რომელსაც აქვს ქიმიური ფორმულა C₂ჰ₄ო₂, ზოგჯერ დაწერილი როგორც CH₃COOH გამოიყოფა თავისუფლად შეკრული წყალბადის იონი, რომელიც მას მჟავედ აქცევს. PH– ით დაახლოებით 2.4, ძმარმჟავა საკმაოდ კოროზიულია, მაგრამ ის იმდენად დაბალი კონცენტრაციით არის კულინარიულ ძმარში, რომ ძმარს კარტოფილზე ან სალათზე დაყრის პრობლემა არ აქვს. ორმა ლაბორატორიულმა ექსპერიმენტმა ძმართან ერთად შეიძლება გამოიწვიოს ეგზოთერმული და ენდოთერმული რეაქციები, რომლებიც შესაბამისად გამოიყოფა და ითვისებს სითბოს. ერთი აწარმოებს აქაფებულ ვულკანს, რომელიც ერთნაირად უფრო მაგარია, ვიდრე ერთი, ხოლო მეორე ქმნის ჟანგიან ლითონს და გარკვეულ სითბოს.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ეგზოთერმული რეაქცია აწარმოებს სითბოს, ხოლო ენდოთერმული რეაქცია სითბოს. შეურიეთ საცხობი სოდა და ძმარი ენდოთერმული რეაქციის მომსწრედ და დაასველეთ ძმარში ფოლადის ბამბა, რომ ეგზოთერმული გახდეს.

შეუთავსეთ ძმარი საცხობ სოდას (ნატრიუმის ბიკარბონატი) და გაზომეთ ტემპერატურა და ნახავთ, რომ იგი დაახლოებით 4 წუთში დაეცემა 4 გრადუსი ცელსიუსით (7,2 გრადუსი ფარენგეიტით). მიუხედავად იმისა, რომ ტემპერატურის ვარდნა ზუსტად არ არის ძილისა და გამოცხობის სპეციფიკური რეაქციის შედეგი სოდა, ეს არ მოხდებოდა, თუ თქვენ არ დააკავშიროთ ისინი, ამიტომ საერთო პროცესი ენდოთერმული ხასიათის იქნება რეაქცია კომბინაციით ასევე გამოთავისუფლდება ნახშირორჟანგის გაზი, რომელიც ბუშტუკებს ნარევის შიგნით ქმნის ქაფს, რომელიც კონტეინერიდან ამოდის, როგორც ვულკანიდან ლავა.

ეს რეაქცია ხდება ორ ეტაპად. პირველ რიგში, ძმარში არსებული ძმარმჟავა რეაგირებს ნატრიუმის ბიკარბონატთან და წარმოქმნის ნატრიუმის აცეტატს და ნახშირმჟავას:

NaHCO₃ + HC₂ჰ₃ო₂ → NaC₂ჰ₃ო₂ + თ₂კომპანია₃

ნახშირმჟავა არასტაბილურია და ის სწრაფად იშლება ნახშირორჟანგისა და წყლის წარმოქმნით:

ჰ₂კომპანია₃ თ₂O + CO₂

შეგიძლიათ შეაჯამოთ მთელი პროცესი ამ განტოლებით:

NaHCO₃ + HC₂ჰ₃ო₂ → NaC₂ჰ₃ო₂ + თ₂O + CO₂

სიტყვებით ნათქვამი, ნატრიუმის ბიკარბონატი და ძმარმჟავა აწარმოებს ნატრიუმის აცეტატს, წყალს, დამატებით ნახშირორჟანგს. რეაქცია სითბოს მოიხმარს, რადგან ენერგია საჭიროა ნახშირმჟავა მოლეკულების წყალსა და ნახშირორჟანგად დაყოფაზე.

დაჟანგვის რეაქცია არის ეგზოთერმული, რადგან ის წარმოქმნის სითბოს. წვის ჟურნალები ამის უკიდურეს მაგალითს იძლევა. იმის გამო, რომ ჟანგი დაჟანგვის რეაქციაა, ის წარმოქმნის სითბოს, თუმცა სითბო ჩვეულებრივ ძალიან სწრაფად იფანტება, რომ შესამჩნევი იყოს. თუ შეგიძლიათ მიიღოთ ფოლადის ბამბის საფენი სწრაფად ჟანგით, შეგიძლიათ ჩაიწეროთ ტემპერატურის მომატება. ამის ერთ-ერთი გზაა ფოლადის მატყლის საფენის ძმარში გაჟღენთილი ფოლადის ბოჭკოებისგან დამცავი საფარის ამოღება.

მოათავსეთ წვრილი ფოლადის მატყლის საფენი მინის ჭურჭელში და დაასხით იმდენი ძმარი, რომ დაფაროს. მიეცით ბალიშს ერთი წუთით გაჟღენთილი, შემდეგ ამოიღეთ იგი და განათავსეთ სხვა ჭურჭელში. თერმომეტრის ბოლოს ჩადეთ ბალიშის ცენტრში და უყურეთ მას დაახლოებით 5 წუთის განმავლობაში. თქვენ დაინახავთ, რომ ტემპერატურა იმატებს და სუფთა შუშის გამოყენების შემთხვევაში შეიძლება კონტეინერის მხარეს ნისლიც კი შეამჩნიოთ. საბოლოოდ ტემპერატურა შეჩერდება, რადგან ფოლადის ბოჭკოები იფარება ჟანგის ფენით, რაც ბლოკავს შემდგომ დაჟანგვას.

Რა მოხდა? ძმარში მჟავას მჟავა დაითხოვდა საფარი ფოლადის მატყლის საფენის ბოჭკოებზე, რის შედეგადაც ფოლადი ატმოსფეროში აღმოჩნდა. რკინა დაუცველ ფოლადში ჟანგბადთან ერთად წარმოქმნის მეტ რკინის ოქსიდს და ამ პროცესში სითბოს გამოყოფს. თუ ბალიშს ისევ ძმარში დაასველებთ და ისევ მშრალ ჭურჭელში დააბრუნებთ, იგივე ტემპერატურის ზრდა დაინახავთ. შეგიძლიათ ეს ექსპერიმენტი გაიმეოროთ ისევ და ისევ მანამ, სანამ ბალიშში რკინა არ დაჟანგდება, თუმცა ამას ალბათ რამდენიმე დღე დასჭირდება.