Azijn is een van de meest bruikbare chemicaliën die je in huis vindt. Het is eigenlijk een oplossing met een lage concentratie, ongeveer 5 procent, van azijnzuur, met de chemische formule C2H4O2, soms geschreven als CH3COOH om het losjes gebonden waterstofion te isoleren dat het zuur maakt. Met een pH van rond de 2,4 is azijnzuur redelijk bijtend, maar het is in zo'n lage concentratie in culinaire azijn dat het geen probleem is om de azijn over je friet of salade te gieten. Twee laboratoriumexperimenten met azijn kunnen exotherme en endotherme reacties aantonen, die respectievelijk warmte afgeven en absorberen. De ene produceert een schuimende vulkaan die op meer dan één manier koel is, terwijl de andere geroest metaal en wat warmte creëert.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een exotherme reactie produceert warmte, terwijl een endotherme reactie warmte verbruikt. Meng zuiveringszout en azijn om getuige te zijn van een endotherme reactie en week staalwol in azijn om getuige te zijn van een exotherme reactie.
Het schuimende vulkaan-experiment
Combineer azijn met zuiveringszout (natriumbicarbonaat) en meet de temperatuur, en je zult zien dat het in ongeveer een minuut ongeveer 4 graden Celsius (7,2 graden Fahrenheit) daalt. Hoewel de temperatuurdaling niet bepaald het gevolg is van de specifieke reactie tussen azijn en bakken frisdrank, het zou niet voorkomen als je ze niet zou combineren, dus het algehele proces kwalificeert als endothermother reactie. De combinatie geeft ook kooldioxidegas vrij, dat in het mengsel opborrelt om een schuim te creëren dat uit de container opstijgt als lava uit een vulkaan.
Deze reactie verloopt in twee stappen. In de eerste reageert het azijnzuur in azijn met natriumbicarbonaat om natriumacetaat en koolzuur te produceren:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
Koolzuur is onstabiel en ontleedt snel om kooldioxide en water te vormen:
H2CO3 → H2O + CO2
Je kunt het hele proces samenvatten met deze vergelijking:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
In woorden uitgedrukt, natriumbicarbonaat plus azijnzuur produceert natriumacetaat plus water plus koolstofdioxide. De reactie verbruikt warmte omdat er energie nodig is om de koolzuurmoleculen te breken in water en kooldioxide.
Het roestende staalwol-experiment
Een oxidatiereactie is exotherm omdat er warmte ontstaat. Brandende logs zijn hier een extreem voorbeeld van. Omdat roesten een oxidatiereactie is, produceert het warmte, hoewel de warmte meestal te snel verdwijnt om merkbaar te zijn. Als je een staalwollen pad echter snel kunt laten roesten, kun je de temperatuurstijging registreren. Een manier om dit te doen is door een staalwolpad in azijn te laten weken om de beschermende coating van de staalvezels te verwijderen.
Plaats een fijne staalwolpad in een glazen bak en giet er voldoende azijn in om het te bedekken. Laat de pad ongeveer een minuut weken, verwijder hem dan en plaats hem in een andere container. Steek het uiteinde van een thermometer in het midden van de pad en kijk er ongeveer 5 minuten naar. U zult de temperatuurmeting zien stijgen en u kunt zelfs beslaan aan de zijkant van de container opmerken als u helder glas gebruikt. Uiteindelijk zal de temperatuur niet meer stijgen omdat de staalvezels bedekt worden met een roestlaag, die verdere oxidatie blokkeert.
Wat is er gebeurd? Het azijnzuur in de azijn loste de coating op de vezels van het staalwolkussen op, waardoor het onderliggende staal aan de atmosfeer werd blootgesteld. Het ijzer in het onbeschermde staal combineerde met zuurstof om meer ijzeroxide te produceren en gaf daarbij warmte af. Als je de pad weer in azijn laat weken en terug in de droge bak doet, zie je dezelfde temperatuur stijgen. Je kunt dit experiment keer op keer herhalen totdat al het ijzer in de pad is verroest, hoewel dit waarschijnlijk enkele dagen zou duren.
