Etiķis ir viena no visnoderīgākajām ķimikālijām, ko atrodat ap māju. Būtībā tas ir zemas koncentrācijas etiķskābes šķīdums, apmēram 5 procenti, ar ķīmisko formulu C2H4O2, dažreiz rakstīts kā CH3COOH, lai izolētu brīvi saistīto ūdeņraža jonu, kas padara to skābu. Ar pH aptuveni 2,4 etiķskābe ir diezgan kodīga, taču kulinārijas etiķī tā ir tik zemā koncentrācijā, ka nav problēmu ielej etiķi uz jūsu kartupeļiem vai salātiem. Divos laboratorijas eksperimentos, kas saistīti ar etiķi, var pierādīt eksotermiskas un endotermiskas reakcijas, kas attiecīgi izdala un absorbē siltumu. Viens rada putojošu vulkānu, kas ir vēss vairākos veidos nekā viens, bet otrs rada rūsētu metālu un nedaudz siltuma.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Eksotermiska reakcija rada siltumu, bet endotermiska reakcija patērē siltumu. Sajauciet soda un etiķi, lai redzētu endotermisku reakciju, un mērcējiet tērauda vilnu etiķī, lai liecinātu par eksotermisku reakciju.
Putojošā vulkāna eksperiments
Apvienojiet etiķi ar cepamo soda (nātrija bikarbonātu) un izmēriet temperatūru, un jūs atradīsit, ka tas aptuveni minūtes laikā pazeminās par 4 grādiem pēc Celsija (7,2 grādi pēc Fārenheita). Lai gan temperatūras pazemināšanās nav tieši etiķa un cepšanas īpašās reakcijas rezultāts soda, tas nenotiktu, ja jūs tos neapvienotu, tāpēc kopējais process ir kvalificējams kā endotermisks reakcija. Kombinācija arī izdala oglekļa dioksīda gāzi, kas burbuļo maisījuma iekšpusē, izveidojot putas, kas no konteinera izceļas kā lava no vulkāna.
Šī reakcija notiek divos posmos. Pirmajā etiķī esošā etiķskābe reaģē ar nātrija bikarbonātu, iegūstot nātrija acetātu un ogļskābi:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
Ogļskābe ir nestabila, un tā ātri sadalās, veidojot oglekļa dioksīdu un ūdeni:
H2CO3 → H2O + CO2
Izmantojot šo vienādojumu, varat apkopot visu procesu:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Vārdu sakot, nātrija bikarbonāts plus etiķskābe ražo nātrija acetātu plus ūdeni plus oglekļa dioksīdu. Reakcija patērē siltumu, jo ogļskābes molekulu sadalīšanai ūdenī un oglekļa dioksīdā ir nepieciešama enerģija.
Rūsējošā tērauda vilnas eksperiments
Oksidācijas reakcija ir eksotermiska, jo tā rada siltumu. Baļķu dedzināšana ir ārkārtējs piemērs tam. Tā kā rūsēšana ir oksidēšanās reakcija, tā rada siltumu, lai gan siltums parasti izkliedējas pārāk ātri, lai būtu pamanāms. Tomēr, ja jūs varat iegūt tērauda vilnas spilventiņu, lai tas ātri rūsētu, jūs varat reģistrēt temperatūras paaugstināšanos. Viens veids, kā to izdarīt, ir mērcēt etiķī tērauda vilnas spilventiņu, lai no tērauda šķiedrām noņemtu aizsargpārklājumu.
Stikla traukā ievietojiet smalku tērauda vilnas paliktni un ielejiet tik daudz etiķa, lai to pārklātu. Ļaujiet spilventiņam apmēram minūti uzsūkties, pēc tam noņemiet to un ievietojiet citā traukā. Ievietojiet termometra galu spilventiņa centrā un skatieties to apmēram 5 minūtes. Jūs redzēsiet temperatūras rādījuma paaugstināšanos, un, ja lietojat caurspīdīgu stiklu, konteinera malā pat varat pamanīt miglainību. Galu galā temperatūra pārstās paaugstināties, kad tērauda šķiedras pārklājas ar rūsas slāni, kas bloķē turpmāku oksidēšanos.
Kas notika? Etiķī esošā etiķskābe izšķīdināja pārklājumu uz tērauda vilnas paliktņa šķiedrām, pakļaujot tēraudu zem tā atmosfērai. Aizsargātajā tēraudā esošais dzelzs kopā ar skābekli rada vairāk dzelzs oksīda, un šajā procesā izdeva siltumu. Ja jūs atkal iemērcat spilventiņu etiķī un atkal ievietojat sausajā traukā, jūs redzēsiet to pašu temperatūras paaugstināšanos. Jūs varat atkārtot šo eksperimentu atkal un atkal, līdz viss dzelzs spilventiņā ir sarūsējis, lai gan tas, iespējams, prasīs vairākas dienas.
