Å kombinere kalsiumklorid og natron - natriumbikarbonat - i en forseglet plastpose er et favorittkjemisk eksperiment på videregående skole. Den produserer en gass, så hvis du forsegler posen etter å ha kombinert kjemikaliene, vil posen blåse opp som en ballong. En annen grunn til kjemi lærere på videregående skoler elsker dette eksperimentet er at kombinasjonen produserer varme, så det er et utmerket eksempel på en eksoterm reaksjon. Bruk vernebriller og gummihansker når du kombinerer disse to forbindelsene, fordi en av biproduktene i reaksjonen er saltsyre, som er etsende nok til å forbrenne huden din.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Kombiner natriumbikarbonat (natron), kalsiumklorid og vann, og du får kalsiumkarbonat (et krittaktig) bunnfall) pluss karbondioksydgass, natriumklorid (bordsalt), saltsyre og en god del varme.
Hva er reaktantene?
Nesten alle er kjent med natriumbikarbonat (NaHCO3), fordi det er natron du bruker for å deodorisere kjøleskapet ditt. Færre er kjent med kalsiumklorid (CaCl
2), men de burde være det. I likhet med natriumklorid er det et salt og hygroskopisk, noe som betyr at det absorberer fuktighet fra luften. Å legge et fat med kalsiumklorid i skapet ditt er en god måte å beskytte klærne dine mot mugg. Kalsiumklorid hjelper støvkontroll og fungerer som et tilsetningsstoff, fordi det kan få mat som sylteagurk til å smake salt uten å tilsette natriumklorid.En todelt reaksjon
Reaksjonen mellom natriumbikarbonat og kalsiumklorid må skje i oppløsning, så vann er alltid en del av reaksjonen. Begge reaktantene oppløses lett i vann, så det er ikke noe problem. Du kan oppløse den ene i vann og deretter legge til den andre, eller du kan oppbevare begge i motsatte hjørner av en plastpose og legg et hetteglass med vann mellom dem slik at når du rister posen, kombineres de med vannet og hvert annen.
Når du kombinerer reaktantene, oppstår to ting. Det første er at de kombineres for å danne kalsiumkarbonat - en forbindelse som finnes i kalkstein, kritt, marmor og skjell av snegler og sjødyr - sammen med natriumklorid og hydrogen ioner. Hydrogenionene gjør løsningen sur, og de kombineres med rester av natriumbikarbonat for å produsere karbondioksydgass, vann og natriumioner. De kombineres også med klor for å lage hydrogenklorid.
Utslipp av karbondioksydgass sprenger posen, og fordi gassen produseres i en eksoterm reaksjon, går temperaturen i løsningen opp.
De kjemiske ligningene
I den første reaksjonen kombineres reaktantene for å danne kalsiumkarbonat, natriumklorid og hydrogenioner. Ligningen for denne reaksjonen er:
CaCl2 + 2 NaHCO3 > CaCO3 + 2 NaCl + H+
Hydrogenionene kombineres deretter med ubrukt natriumbikarbonat for å danne karbondioksid, vann og natriumioner.
H+ + NaHCO3 > CO2 + H2O + Na+
Natriumklorid dissosieres i Cl- og Na + -ioner i vann. Noen av de frie klorionene kombineres med hydrogenioner for å danne hydrogenklorid.
H+ + Cl- > HCl
En forenklet ligning for den samlede prosessen er:
NaHCO3(s) + CaCl2(s) + H2O (l)> CaCO3(s) + CO2(g) + NaCl (aq) + HCl (aq)