Ocet to jedna z najbardziej przydatnych chemikaliów, jakie można znaleźć w domu. Zasadniczo jest to roztwór kwasu octowego o niskim stężeniu, około 5%, który ma wzór chemiczny C2H4O2, czasami pisane jako CH3COOH, aby wyizolować luźno związany jon wodorowy, który powoduje, że jest kwaśny. Kwas octowy o pH około 2,4 jest dość żrący, ale jego stężenie w occie kulinarnym jest tak niskie, że nie ma problemu z polaniem octu na frytki lub sałatkę. Dwa eksperymenty laboratoryjne z udziałem octu mogą zademonstrować reakcje egzotermiczne i endotermiczne, które odpowiednio wydzielają i pochłaniają ciepło. Jeden wytwarza pieniący się wulkan, który jest chłodny na więcej sposobów niż jeden, podczas gdy drugi wytwarza zardzewiały metal i trochę ciepła.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Reakcja egzotermiczna wytwarza ciepło, podczas gdy reakcja endotermiczna pochłania ciepło. Wymieszaj sodę oczyszczoną i ocet, aby zobaczyć reakcję endotermiczną i namocz wełnę stalową w occie, aby zobaczyć reakcję egzotermiczną.
Eksperyment z pieniącym się wulkanem
Połącz ocet z sodą oczyszczoną (wodorowęglan sodu) i zmierz temperaturę, a zauważysz, że w ciągu minuty spada o około 4 stopnie Celsjusza (7,2 stopni Fahrenheita). Chociaż spadek temperatury nie jest dokładnie wynikiem specyficznej reakcji między octem a pieczeniem sody, nie doszłoby do tego, gdybyś ich nie łączył, więc cały proces kwalifikuje się jako endotermiczny reakcja. Kombinacja uwalnia również gazowy dwutlenek węgla, który bąbelkuje w mieszance, tworząc pianę, która unosi się z pojemnika jak lawa z wulkanu.
Ta reakcja przebiega w dwóch etapach. W pierwszym kwas octowy w occie reaguje z wodorowęglanem sodu, tworząc octan sodu i kwas węglowy:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2WSPÓŁ3
Kwas węglowy jest niestabilny i szybko rozkłada się na dwutlenek węgla i wodę:
H2WSPÓŁ3 → H2O + CO2
Możesz podsumować cały proces za pomocą tego równania:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Mówiąc słowami, wodorowęglan sodu plus kwas octowy daje octan sodu plus wodę plus dwutlenek węgla. Reakcja zużywa ciepło, ponieważ energia jest potrzebna do rozbicia cząsteczek kwasu węglowego na wodę i dwutlenek węgla.
Eksperyment z rdzewiejącą wełną stalową
Reakcja utleniania jest egzotermiczna, ponieważ wytwarza ciepło. Płonące kłody są tego ekstremalnym przykładem. Ponieważ rdzewienie jest reakcją utleniania, wytwarza ciepło, chociaż ciepło zwykle rozprasza się zbyt szybko, aby było zauważalne. Jeśli jednak możesz szybko rdzewieć podkładkę z wełny stalowej, możesz zarejestrować wzrost temperatury. Jednym ze sposobów, aby to zrobić, jest namoczenie wełny stalowej w occie, aby usunąć powłokę ochronną z włókien stalowych.
Włóż delikatną wkładkę z wełny stalowej do szklanego pojemnika i wlej tyle octu, aby go przykryć. Pozwól wacikowi namoczyć się przez około minutę, a następnie wyjmij go i umieść w innym pojemniku. Włóż koniec termometru do środka podkładki i obserwuj go przez około 5 minut. Zauważysz, że odczyt temperatury wzrośnie, a jeśli użyjesz przezroczystego szkła, możesz nawet zauważyć zamglenie z boku pojemnika. W końcu temperatura przestanie rosnąć, ponieważ włókna stalowe zostaną pokryte warstwą rdzy, która blokuje dalsze utlenianie.
Co się stało? Kwas octowy w occie rozpuścił powłokę na włóknach wkładki z wełny stalowej, wystawiając stal pod spodem na działanie atmosfery. Żelazo w niezabezpieczonej stali łączyło się z tlenem w celu wytworzenia większej ilości tlenku żelaza, a tym samym wydzielało ciepło. Jeśli ponownie namoczysz wacik w occie i włożysz go z powrotem do suchego pojemnika, zobaczysz taki sam wzrost temperatury. Możesz powtarzać ten eksperyment w kółko, aż całe żelazo w poduszce zardzewieje, chociaż prawdopodobnie zajmie to kilka dni.