Уксус - одно из самых полезных химикатов, которые вы можете найти в доме. По сути, это раствор уксусной кислоты с низкой концентрацией, около 5 процентов, имеющий химическую формулу C.2ЧАС4О2, иногда пишется как CH3COOH, чтобы изолировать слабосвязанный ион водорода, который делает его кислым. При pH около 2,4 уксусная кислота довольно агрессивна, но ее концентрация в кулинарном уксусе настолько низкая, что можно без проблем полить уксусом картофель фри или салат. Два лабораторных эксперимента с уксусом могут продемонстрировать экзотермические и эндотермические реакции, которые выделяют и поглощают тепло соответственно. Один производит пенящийся вулкан, который более холоден, чем один, в то время как другой создает ржавый металл и немного тепла.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Экзотермическая реакция производит тепло, а эндотермическая реакция потребляет тепло. Смешайте пищевую соду и уксус, чтобы увидеть эндотермическую реакцию, и смочите стальную вату в уксусе, чтобы увидеть экзотермическую реакцию.
Эксперимент с пенящимся вулканом
Смешайте уксус с пищевой содой (бикарбонат натрия) и измерьте температуру, и вы обнаружите, что она упадет примерно на 4 градуса по Цельсию (7,2 градуса по Фаренгейту) примерно за минуту. Хотя падение температуры не совсем результат специфической реакции между уксусом и выпечкой. соды, этого бы не произошло, если бы вы не объединили их, поэтому весь процесс квалифицируется как эндотермический реакция. Комбинация также выделяет углекислый газ, который пузырится внутри смеси, образуя пену, которая поднимается из контейнера, как лава из вулкана.
Эта реакция происходит в два этапа. В первом случае уксусная кислота в уксусе реагирует с бикарбонатом натрия с образованием ацетата натрия и угольной кислоты:
NaHCO3 + HC2ЧАС3О2 → NaC2ЧАС3О2 + H2CO3
Углекислота нестабильна и быстро разлагается с образованием углекислого газа и воды:
ЧАС2CO3 → H2O + CO2
Вы можете резюмировать весь процесс с помощью этого уравнения:
NaHCO3 + HC2ЧАС3О2 → NaC2ЧАС3О2 + H2O + CO2
Проще говоря, бикарбонат натрия плюс уксусная кислота дает ацетат натрия плюс воду плюс углекислый газ. В реакции расходуется тепло, поскольку для разрушения молекул угольной кислоты на воду и углекислый газ требуется энергия.
Эксперимент с ржавой стальной шерстью
Реакция окисления экзотермична, поскольку выделяет тепло. Сжигание журналов является ярким примером этого. Поскольку ржавление - это реакция окисления, она выделяет тепло, хотя обычно тепло рассеивается слишком быстро, чтобы быть заметным. Однако, если вы можете заставить стальную вату быстро заржаветь, вы можете записать повышение температуры. Один из способов сделать это - смочить тампон из стальной ваты в уксусе, чтобы удалить защитное покрытие со стальных волокон.
Поместите мягкий тампон из стальной ваты в стеклянный контейнер и налейте достаточно уксуса, чтобы покрыть его. Дайте подушке впитаться примерно минуту, затем снимите ее и поместите в другой контейнер. Вставьте конец термометра в центр прокладки и наблюдайте за ним около 5 минут. Вы увидите повышение температуры и можете даже заметить туман на стенках емкости, если используете прозрачное стекло. В конце концов температура перестанет расти, поскольку стальные волокна покрываются слоем ржавчины, который блокирует дальнейшее окисление.
Что случилось? Уксусная кислота в уксусе растворила покрытие на волокнах стальной ваты, подвергая находящуюся под ней сталь воздействию атмосферы. Железо в незащищенной стали соединялось с кислородом, чтобы произвести больше оксида железа, и при этом выделяло тепло. Если вы снова погрузите подушку в уксус и снова положите ее в сухой контейнер, вы увидите такое же повышение температуры. Вы можете повторять этот эксперимент снова и снова, пока все железо в подушке не заржавеет, хотя это, вероятно, займет несколько дней.