Χημική εξίσωση για την αποσύνθεση διττανθρακικού νατρίου

Η μαγειρική σόδα είναι ένα επαμφοτερίζον ανόργανο άλας με τον τύπο NaHCO ₃ και είναι τόσο πανταχού παρόν σε ένα εργαστήριο χημείας όσο και στην κουζίνα. Αποτελείται από το άλας νατρίου της συζυγούς βάσης του ανθρακικού οξέος . Το τελευταίο είναι ένα ασθενές οξύ, το οποίο δίνει στα διττανθρακικά έναν ελαφρώς αλκαλικό χαρακτήρα.

Αυτή η ένωση είναι μια λευκή κρυσταλλική ουσία που μπορεί να βρεθεί σε διάφορα ορυκτά όπως το νάτρον και ο νακολίτης, που ονομάζεται επίσης θερμοκαλίτης. Λαμβάνεται επίσης βιομηχανικά περνώντας αέρια αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα μέσω ενός συμπυκνωμένου διαλύματος χλωριούχου νατρίου ή άλμης.

Γιατί λέγεται μαγειρική σόδα;

Η συστηματική ονομασία του διττανθρακικού νατρίου είναι στην πραγματικότητα όξινο ανθρακικό νάτριο ή όξινο ανθρακικό νάτριο (-1). Ωστόσο, ακόμη και σήμερα προτιμάται η κοινή ονομασία διττανθρακικό νάτριο γιατί είναι πιο κοντό και δεν παρουσιάζει μεγάλη ασάφεια. Το δι- πρόθεμα διττανθρακικών αναφέρεται στο γεγονός ότι αυτό το άλας περιέχει διπλάσια ανθρακικά άλατα για κάθε ιόν νατρίου από το ανθρακικό νάτριο, του οποίου ο τύπος είναι Na ₂ CO ₃ . Σημειώστε ότι στον παραπάνω τύπο υπάρχουν δύο νάτριο για κάθε ανθρακικό ιόν, κάτι που ισοδυναμεί με το να πούμε ότι υπάρχουν ½ ανθρακικό για κάθε νάτριο. Από την άλλη πλευρά, στο NaHCO ₃ υπάρχει ένα ανθρακικό άλας για κάθε νάτριο, το οποίο αντιπροσωπεύει δύο φορές το ½, από όπου προέρχεται το πρόθεμα.

Χημικές ιδιότητες της μαγειρικής σόδας

Το διττανθρακικό νάτριο είναι μια σχετικά φθηνή ουσία και διαθέτει χημικές ιδιότητες που το καθιστούν χρήσιμο σε πολλές εφαρμογές τόσο εντός όσο και εκτός εργαστηρίου.

• Πρώτον, ο ήπια αλκαλικός του χαρακτήρας το καθιστά εξαιρετική επιλογή για την εξουδετέρωση οξέων όταν συμβαίνει διαρροή. Η αντίδραση εξουδετέρωσης παράγει ένα παρατηρήσιμο αφρισμό που δείχνει εύκολα πότε έχει ολοκληρωθεί η εξουδετέρωση του οξέος. Από την άλλη, η προσθήκη περίσσειας διττανθρακικών δεν είναι προβληματική, αφού είναι αδύναμη βάση. Μάλιστα, σε κάθε εργαστήριο χημείας θα πρέπει να υπάρχει πάντα ένα μπουκάλι με διάλυμα διττανθρακικού νατρίου για το σκοπό αυτό.
• Επιπλέον, το διττανθρακικό νάτριο έχει επίσης ένα ιονιζόμενο πρωτόνιο, αφού το ανθρακικό οξύ είναι διπρωτικό οξύ, επομένως μπορεί να αντιδράσει και με βάσεις.
• Τέλος, αυτό το αλάτι έχει την ιδιαιτερότητα ότι διασπάται εύκολα όταν ζεσταθεί. Αυτή η θερμική αποσύνθεση είναι το κύριο θέμα αυτού του άρθρου και περιγράφεται στην επόμενη ενότητα.

Εξίσωση αποσύνθεσης διττανθρακικού νατρίου

Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη ενότητα, η μαγειρική σόδα διασπάται όταν θερμαίνεται. Αυτή η αντίδραση παράγει την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα (CO ₂ ) με τη μορφή αερίου και υδρατμού (H ₂ O ), ενώ το αλκαλικό άλας ανθρακικού νατρίου (Na ₂ CO ₃ ) παραμένει στη στερεά φάση. Η ισορροπημένη ή προσαρμοσμένη χημική εξίσωση είναι:

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Κάτω από 100°C, εάν η πίεση είναι 1 atm, το νερό που σχηματίζεται θα συμπυκνωθεί σε υγρή κατάσταση. Πάνω από την εν λόγω θερμοκρασία, δημιουργείται ατμός.

Αυτή η χημική αντίδραση συμβαίνει φυσικά σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά πολύ αργά. Αυτός είναι ο λόγος που η μαγειρική σόδα έχει χρόνο λήξης, που είναι περίπου 2 με 3 χρόνια. Ωστόσο, η αντίδραση επιταχύνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία εμφανίζεται γρήγορα πάνω από τους 80°C. Από την άλλη πλευρά, αυτή η αντίδραση καταλύεται από οξέα.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της θερμικής αποσύνθεσης του διττανθρακικού νατρίου είναι η απελευθέρωση αερίου διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών. Αυτό το χαρακτηριστικό, μαζί με το γεγονός ότι ούτε η μαγειρική σόδα ούτε το ανθρακικό είναι επιβλαβές για την υγεία, κάνει τη μαγειρική σόδα να χρησιμοποιείται συχνά ως χημικός διογκωτικός παράγοντας κατά το ψήσιμο διαφόρων τροφίμων όπως κέικ, τηγανίτες και άλλα.

Επιπλέον, η παραπάνω αντίδραση αποσύνθεσης εξηγεί επίσης ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της χρήσης αυτού του αλατιού στο μαγείρεμα ή το ψήσιμο του φαγητού μας: τη χαρακτηριστική μεταλλική γεύση που παραμένει σε ορισμένα φαγητά εάν προσθέσουμε πολύ διττανθρακικά στο μείγμα. Αυτή η γεύση προέρχεται από το ανθρακικό νάτριο που σχηματίζεται μετά την αποσύνθεση της μαγειρικής σόδας. Το ανθρακικό νάτριο είναι μια πολύ πιο αλκαλική ένωση από το διττανθρακικό αφού είναι η συζευγμένη βάση του και ως οξύ, το διττανθρακικό είναι πολύ αδύναμο. Αν θυμόμαστε ότι η ισχύς της συζυγούς βάσης είναι αντίστροφη προς την ισχύ του οξέος, ένα πολύ ασθενές οξύ δημιουργεί μια ισχυρότερη βάση.

Αυτή η ίδια αντίδραση χρησιμοποιείται επίσης στο μπέικιν πάουντερ. Αυτό το μαγειρικό συστατικό περιέχει περίπου το ένα τρίτο διττανθρακικό νάτριο ως διογκωτικό. Περιέχει επίσης όξινες ουσίες που βοηθούν στην αποσύνθεση των διττανθρακικών και που εξουδετερώνουν επίσης το ανθρακικό που σχηματίζεται μετά την αντίδραση.

Μια δεύτερη αντίδραση αποσύνθεσης

Εάν πάρουμε ένα δείγμα διττανθρακικού νατρίου και το θερμάνουμε, όταν φτάσει στους 80°C θα αρχίσει να αποσυντίθεται γρήγορα μέχρι να μετατραπεί πλήρως σε ανθρακικό νάτριο, διοξείδιο του άνθρακα και νερό, όπως μόλις είδαμε. Ωστόσο, αν συνεχίσουμε να θερμαίνουμε, θα έρθει μια στιγμή που θα συμβεί μια δεύτερη αντίδραση αποσύνθεσης με την απελευθέρωση περισσότερου διοξειδίου του άνθρακα.

Αυτή η δεύτερη αντίδραση αποσύνθεσης συμβαίνει περίπου στους 850°C και παράγει, εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα, οξείδιο του νατρίου (Na ₂ O), όπως φαίνεται στην ακόλουθη εξίσωση:

Αν και αυτή η αντίδραση αποσύνθεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με θέρμανση όξινου ανθρακικού νατρίου σε υψηλές θερμοκρασίες, στην πραγματικότητα δεν είναι μια αντίδραση αποσύνθεσης διττανθρακικού νατρίου, αφού στην περίπτωση αυτή είναι το ανθρακικό που αποσυντίθεται από νάτριο.

βιβλιογραφικές αναφορές

Buddies, SSL (2017, 17 Αυγούστου). Εξαφανίζοντας μαγειρική σόδα . Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/vanishing-baking-soda/

Chang, R. (2021). Χημεία (11η ^έκδ .). ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ MCGRAW HILL.

Sciencebit. (2017, 27 Φεβρουαρίου). Αντίδραση αποσύνθεσης διττανθρακικού νατρίου. Πείραμα χημείας. [Βίντεο]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=NNOrw848tGk

EcuRed. (ν). Διττανθρακικό νάτριο (ουσία) – EcuRed . https://www.ecured.cu/Bicarbonato_de_sodio_(Ουσία)

IUPAC. (2005). ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΑΝΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ – Συστάσεις IUPAC 2005 . Κόκκινο Βιβλίο IUPAC. http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf