Оцет - одна з найкорисніших хімічних речовин, яку ви знайдете вдома. В основному це розчин оцтової кислоти з низькою концентрацією, приблизно 5 відсотків, який має хімічну формулу С2H4О2, іноді пишеться як СН3COOH для виділення слабозв’язаного іона водню, що робить його кислим. При рН близько 2,4 оцтова кислота є досить їдкою, але вона в такій низькій концентрації в кулінарному оцті, що не викликає проблем з заливанням оцту на фрі чи салат. Два лабораторні експерименти з оцтом можуть продемонструвати екзотермічні та ендотермічні реакції, які виділяють і поглинають тепло відповідно. Один виробляє пінистий вулкан, який є прохолодним у багатьох відношеннях, а інший створює іржавий метал і трохи тепла.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Екзотермічна реакція виробляє тепло, тоді як ендотермічна реакція споживає тепло. Змішайте харчову соду та оцет, щоб засвідчити ендотермічну реакцію, і замочіть сталеву вату в оцті, щоб засвідчити екзотермічну.
Піноутворюючий експеримент вулкана
З’єднайте оцет з харчовою содою (гідрокарбонатом натрію) і виміряйте температуру, і ви виявите, що вона падає приблизно на 4 градуси Цельсія (7,2 градуса за Фаренгейтом) приблизно за хвилину. Хоча зниження температури не є точно результатом специфічної реакції між оцтом та випічкою соди, це не відбулося б, якби ви їх не поєднали, тому загальний процес кваліфікується як ендотермічний реакція. Ця комбінація також виділяє газ вуглекислий газ, який пузириться всередину суміші, утворюючи піну, яка піднімається з контейнера, як лава з вулкана.
Ця реакція відбувається у два етапи. По-перше, оцтова кислота в оцті реагує з бікарбонатом натрію, утворюючи ацетат натрію та вугільну кислоту:
NaHCO3 + HC2H3О2 → NaC2H3О2 + H2CO3
Вугільна кислота нестійка, і вона швидко розкладається, утворюючи вуглекислий газ і воду:
H2CO3 → H2O + CO2
Ви можете узагальнити весь процес за допомогою цього рівняння:
NaHCO3 + HC2H3О2 → NaC2H3О2 + H2O + CO2
Словом, бікарбонат натрію плюс оцтова кислота утворює ацетат натрію плюс вода плюс вуглекислий газ. На реакцію витрачається тепло, оскільки для розщеплення молекул вуглекислоти на воду та діоксид вуглецю потрібна енергія.
Експеримент з іржавінням сталевої вовни
Реакція окислення екзотермічна, оскільки вона виробляє тепло. Горіння колод є надзвичайним прикладом цього. Оскільки іржа є реакцією окислення, вона виробляє тепло, хоча тепло зазвичай розсіюється занадто швидко, щоб бути помітним. Якщо вам вдається швидко зіржавити сталеву вовняну подушку, ви можете зафіксувати підвищення температури. Один із способів зробити це - змочити сталеву вовняну подушку в оцті, щоб зняти захисне покриття зі сталевих волокон.
Помістіть в скляну ємність тонку подушечку зі сталевої вовни і налийте оцту, щоб покрити її. Дайте подушці просочитися приблизно хвилину, потім вийміть її та помістіть в іншу ємність. Вставте кінець термометра в центр подушечки і спостерігайте за ним близько 5 хвилин. Ви побачите підвищення температури, і ви навіть можете помітити туманність збоку контейнера, якщо використовуєте прозоре скло. Врешті-решт температура припинить зростати, оскільки сталеві волокна покриваються шаром іржі, що блокує подальше окислення.
Що сталося? Оцтова кислота в оцті розчинила покриття на волокнах прокладки зі сталевої вати, піддаючи сталь знизу атмосфері. Залізо в незахищеній сталі в поєднанні з киснем утворює більше оксиду заліза і в процесі віддає тепло. Якщо ви знову змочите подушечку оцтом і повернете її назад у суху ємність, ви побачите таке ж підвищення температури. Ви можете повторювати цей експеримент знову і знову, поки все залізо в прокладці не іржавіє, хоча це, ймовірно, займе кілька днів.