Ocot je jednou z najužitočnejších chemikálií, ktoré nájdete v domácnosti. Je to v podstate roztok kyseliny octovej s nízkou koncentráciou, asi 5 percent, ktorý má chemický vzorec C.2H4O2, niekedy písané ako CH3COOH na izoláciu voľne viazaného iónu vodíka, ktorý ho robí kyslým. S pH okolo 2,4 je kyselina octová dosť korozívna, ale v kulinárskom octe je v tak nízkej koncentrácii, že nie je problém si ocot naliať na hranolky alebo šalát. Dva laboratórne experimenty zahŕňajúce ocot môžu preukázať exotermické a endotermické reakcie, ktoré vydávajú a absorbujú teplo. Jeden produkuje spenenú sopku, ktorá je chladná viacerými spôsobmi, zatiaľ čo druhá vytvára zhrdzavený kov a trochu tepla.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Exotermická reakcia produkuje teplo, zatiaľ čo endotermická reakcia teplo spotrebúva. Zmiešajte sódu a ocot, aby ste boli svedkami endotermickej reakcie, a oceľovú vlnu namočte do octu, aby ste boli svedkami exotermickej reakcie.
Experiment s penivou sopkou
Spojte ocot so sódou bikarbónou (hydrogenuhličitan sodný) a zmerajte teplotu. Zistíte, že klesne asi o 4 stupne Celzia asi za minútu. Aj keď pokles teploty nie je úplne výsledkom špecifickej reakcie medzi octom a pečením sóda, nenastalo by to, keby ste ich nekombinovali, takže sa celkový proces kvalifikuje ako endotermický reakcia. Kombinácia tiež uvoľňuje plynný oxid uhličitý, ktorý prebubláva dovnútra zmesi a vytvára penu, ktorá vystupuje z nádoby ako láva zo sopky.
Táto reakcia prebieha v dvoch krokoch. V prvej reaguje kyselina octová v octe s hydrogenuhličitanom sodným za vzniku octanu sodného a kyseliny uhličitej:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
Kyselina uhličitá je nestabilná a rýchlo sa rozkladá za vzniku oxidu uhličitého a vody:
H2CO3 → H2O + CO2
Celý proces môžete zhrnúť pomocou tejto rovnice:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
Povedané slovami, hydrogenuhličitan sodný plus kyselina octová produkuje octan sodný plus vodu plus oxid uhličitý. Reakcia spotrebováva teplo, pretože na rozloženie molekúl kyseliny uhličitej na vodu a oxid uhličitý je potrebná energia.
Experiment s hrdzavou oceľovou vlnou
Oxidačná reakcia je exotermická, pretože produkuje teplo. Horiace guľatiny sú toho extrémnym príkladom. Pretože hrdzavenie je oxidačná reakcia, produkuje teplo, aj keď sa teplo zvyčajne rozptýli príliš rýchlo, aby bolo viditeľné. Ak sa vám však podarí podložku z oceľovej vlny rýchlo hrdzavieť, môžete zaznamenať nárast teploty. Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je namočiť podložku z oceľovej vlny do octu, aby sa odstránil ochranný povlak z oceľových vlákien.
Vložte do sklenenej nádoby jemnú podložku z oceľovej vlny a nalejte toľko octu, aby ste ju zakryli. Nechajte podložku asi minútu nasiaknuť, potom ju vyberte a vložte do inej nádoby. Vložte koniec teplomera do stredu podložky a sledujte ho asi 5 minút. Uvidíte zvýšenie nameranej teploty a pri použití číreho skla si môžete dokonca všimnúť hmlu na bočnej strane nádoby. Nakoniec prestane teplota stúpať, pretože oceľové vlákna sú potiahnuté vrstvou hrdze, ktorá blokuje ďalšiu oxidáciu.
Čo sa stalo? Kyselina octová v octe rozpustila povlak na vláknach podložky z oceľovej vlny a vystavila tak oceľ pod atmosférou. Železo v nechránenej oceli v kombinácii s kyslíkom produkovalo viac oxidu železa a pri tomto procese sa vydávalo teplo. Ak vankúšik opäť namočíte do octu a vrátite ho späť do suchej nádoby, uvidíte rovnaký nárast teploty. Tento experiment môžete opakovať znova a znova, kým nezhrdzavie všetko železo v podložke, hoci by to pravdepodobne trvalo niekoľko dní.