O vinagre é um dos produtos químicos mais úteis que você encontra pela casa. É basicamente uma solução de baixa concentração, cerca de 5 por cento, de ácido acético, que tem a fórmula química C2H4O2, às vezes escrito como CH3COOH para isolar o íon de hidrogênio fracamente ligado que o torna ácido. Com um pH em torno de 2,4, o ácido acético é bastante corrosivo, mas está em uma concentração tão baixa no vinagre culinário que não há problema em derramar o vinagre nas batatas fritas ou na salada. Dois experimentos de laboratório envolvendo vinagre podem demonstrar reações exotérmicas e endotérmicas, que são aquelas que liberam e absorvem calor, respectivamente. Um produz um vulcão espumante que é frio em mais de um aspecto, enquanto o outro cria metal enferrujado e algum calor.
TL; DR (muito longo; Não li)
Uma reação exotérmica produz calor, enquanto uma reação endotérmica consome calor. Misture bicarbonato de sódio e vinagre para testemunhar uma reação endotérmica e mergulhe lã de aço em vinagre para testemunhar uma reação exotérmica.
O Experimento do Vulcão Espumante
Combine vinagre com bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio) e meça a temperatura, e você verá que ela cai cerca de 4 graus Celsius (7,2 graus Fahrenheit) em cerca de um minuto. Embora a queda de temperatura não seja exatamente o resultado da reação específica entre o vinagre e o cozimento refrigerante, isso não ocorreria se você não os combinasse, então o processo geral se qualifica como um endotérmico reação. A combinação também libera gás dióxido de carbono, que borbulha dentro da mistura para criar uma espuma que sobe para fora do recipiente como a lava de um vulcão.
Essa reação ocorre em duas etapas. No primeiro, o ácido acético no vinagre reage com o bicarbonato de sódio para produzir acetato de sódio e ácido carbônico:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
O ácido carbônico é instável e se decompõe rapidamente para formar dióxido de carbono e água:
H2CO3 → H2O + CO2
Você pode resumir todo o processo com esta equação:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Em palavras, o bicarbonato de sódio mais ácido acético produz acetato de sódio mais água mais dióxido de carbono. A reação consome calor porque a energia é necessária para quebrar as moléculas de ácido carbônico em água e dióxido de carbono.
O experimento de lã de aço enferrujado
Uma reação de oxidação é exotérmica porque produz calor. A gravação de registros é um exemplo extremo disso. Como a ferrugem é uma reação de oxidação, ela produz calor, embora o calor geralmente se dissipe muito rapidamente para ser perceptível. Porém, se você conseguir que uma almofada de lã de aço enferruje rapidamente, poderá registrar o aumento de temperatura. Uma maneira de fazer isso é embeber uma almofada de lã de aço em vinagre para remover a camada protetora das fibras de aço.
Coloque uma almofada de lã de aço fina em um recipiente de vidro e despeje vinagre suficiente para cobri-la. Deixe a almofada embeber por cerca de um minuto e, em seguida, remova-a e coloque-a em outro recipiente. Insira a ponta de um termômetro no centro da almofada e observe-o por cerca de 5 minutos. Você verá a leitura da temperatura aumentar e poderá até notar um embaçamento na lateral do recipiente se usar vidro transparente. Eventualmente, a temperatura irá parar de subir conforme as fibras de aço são revestidas com uma camada de ferrugem, que bloqueia a oxidação posterior.
O que aconteceu? O ácido acético do vinagre dissolveu o revestimento das fibras da almofada de lã de aço, expondo o aço por baixo à atmosfera. O ferro no aço desprotegido combinou-se com o oxigênio para produzir mais óxido de ferro e, no processo, liberou calor. Se você molhar a almofada novamente em vinagre e colocá-la de volta no recipiente seco, verá o mesmo aumento de temperatura. Você pode repetir esse experimento várias vezes até que todo o ferro da almofada enferruje, embora isso provavelmente leve vários dias.