Εξίσωση για την αντίδραση μαγειρικής σόδας και ξιδιού

Η αντίδραση μεταξύ μαγειρικής σόδας και ξιδιού χρησιμοποιείται συχνά σε διάφορους τύπους έργων οικιακής χημείας, όπως μοντέλα ηφαιστείων και ως ενεργό συστατικό σε πολλούς πυροσβεστήρες.

Αυτή η αντίδραση χρησιμεύει για να απεικονίσει τη δημιουργία ενός αερίου σε μια χημική αντίδραση. Μας επιτρέπει επίσης να παρατηρήσουμε την επίδραση της διαφοράς στην πυκνότητα των αερίων, αφού συμπεραίνεται ότι το παραγόμενο αέριο είναι βαρύτερο από τον αέρα. Από την άλλη πλευρά, είναι ένα ορατό παράδειγμα αντίδρασης εξουδετέρωσης οξέος-βάσης.

Τι είναι η μαγειρική σόδα;

Το διττανθρακικό νάτριο είναι ένα άλας με τον τύπο _NaHC03 . Είναι το άλας νατρίου της συζυγούς βάσης του ανθρακικού οξέος (H ₂ CO ₃ ). Όντας ασθενές οξύ, το διττανθρακικό είναι μια αδύναμη βάση. Ταυτόχρονα, δεδομένου ότι το ανθρακικό οξύ αντιμετωπίζεται ως διπρωτικό οξύ (με δύο πρωτόνια), το διττανθρακικό εξακολουθεί να έχει ιονιζόμενο υδρογόνο, καθιστώντας το επίσης ασθενές οξύ. Αυτός ο ταυτόχρονα βασικός και όξινος χαρακτήρας το καθιστά μια αμφοτερική ένωση που μπορεί να αντιδράσει τόσο με οξέα όσο και με βάσεις. Ωστόσο, στο υδατικό διάλυμα επικρατεί ο βασικός χαρακτήρας, παράγοντας αλκαλικό διάλυμα.

Η μαγειρική σόδα είναι ένας ισχυρός, υδατοδιαλυτός ηλεκτρολύτης, όπως και όλα τα άλατα νατρίου. Αυτό σημαίνει ότι ένα υδατικό διάλυμα διττανθρακικού νατρίου περιέχει στην πραγματικότητα ιόντα νατρίου και διττανθρακικά ιόντα που έχουν διαχωριστεί:

Το διττανθρακικό ιόν σε υδατικό διάλυμα αντιδρά στη συνέχεια με το νερό δημιουργώντας δύο σχετικές χημικές ισορροπίες:

Όταν ένα διάλυμα διττανθρακικού νατρίου αντιδρά με ένα οξύ, συμπεριφέρεται σαν βάση, αιχμαλωτίζοντας το πρωτόνιο. Όταν αντιδρά με μια αρκετά ισχυρή βάση, λειτουργεί σαν οξύ, εγκαταλείποντας το δεύτερο πρωτόνιό του και γίνεται το διβασικό ιόν άνθρακα.

Το ανθρακικό οξύ είναι το οξυοξύ του άνθρακα με σθένος IV και, ως τέτοιο, δεν είναι σταθερό σε υδατικό διάλυμα. Για το λόγο αυτό διαχωρίζεται γρήγορα στον αντίστοιχο ανυδρίτη, δηλαδή σε αέριο διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Έτσι, αντί να βρίσκεται σε ισορροπία με το ανθρακικό οξύ, το διττανθρακικό βρίσκεται στην πραγματικότητα σε ισορροπία με το αέριο διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Τι είναι το ξύδι;

Το ξύδι που χρησιμοποιούμε στην κουζίνα αντιστοιχεί σε υδατικό διάλυμα οξικού οξέος ή αιθανοϊκού οξέος. Αυτό είναι ένα ασθενές μονοπρωτικό οργανικό οξύ με τύπο CH ₃ COOH. Παρά το γεγονός ότι έχει 4 υδρογόνα στη δομή του, μόνο το υδρογόνο της καρβοξυλικής ομάδας, -COOH, μπορεί να ιονιστεί, αφού τα άλλα τρία υδρογόνα είναι ισχυρά συνδεδεμένα με ένα άτομο άνθρακα.

Το οξικό οξύ σε μεγάλο μέρος της βιβλιογραφίας αντιπροσωπεύεται σε συντομευμένη μορφή ως HAc, όπου το Η αντιπροσωπεύει ιονιζόμενο υδρογόνο και το Ac αντιπροσωπεύει τη συζευγμένη βάση του οξικού οξέος, δηλαδή το οξικό ιόν. Όταν διαλύεται στο νερό, το οξικό οξύ αντιδρά με το νερό για να παράγει ιόντα υδρονίου:

ή εναλλακτικά

Η σταθερά οξύτητας του οξικού οξέος είναι 1,75,10 ^-5 και, στις περισσότερες παρουσιάσεις ξυδιού του εμπορίου, ειδικά του λευκού ξυδιού που παράγεται από απεσταγμένη αλκοόλη, βρίσκεται σε συγκέντρωση γύρω στο 5% m/V. Με βάση αυτά τα δύο δεδομένα, μπορεί να επαληθευτεί ότι το ξύδι έχει pH περίπου 2,42, γεγονός που το καθιστά ένα αρκετά όξινο διάλυμα.

Πώς αντιδρούν η μαγειρική σόδα και το ξύδι;

Όπως έχουμε ήδη δει, το ξύδι είναι ένα όξινο διάλυμα, οπότε όταν αναμιχθεί με διττανθρακικό νάτριο, το οποίο είναι ένα επαμφοτερίζον άλας, θα λειτουργήσει ως βάση, εξουδετερώνοντας το οξύ και μετατρέποντας σε ανθρακικό οξύ. Αυτό αποσυντίθεται αμέσως για να γίνει αέριο διοξείδιο του άνθρακα το οποίο απελευθερώνεται από το διάλυμα με τη μορφή μεγάλης ποσότητας φυσαλίδων ή αναβρασμού.

Εάν στο αρχικό διάλυμα προστεθεί επίσης σαπούνι, σαμπουάν ή κάποιος άλλος τύπος τασιενεργού, το παραγόμενο αέριο παγιδεύεται σε σαπουνόφουσκες, σχηματίζοντας έναν αφρό που ανεβαίνει γρήγορα στα τοιχώματα του δοχείου. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας των χημικών ηφαιστείων που είναι πανταχού παρόντα στις περισσότερες επιστημονικές εκθέσεις δημοτικού και γυμνασίου.

Η εξίσωση της αντίδρασης μεταξύ μαγειρικής σόδας και ξιδιού

Τώρα που γνωρίζουμε από τι αποτελούνται η μαγειρική σόδα και το ξύδι, μπορούμε να καταλάβουμε καλύτερα πώς συμβαίνει η αντίδραση μεταξύ των δύο αντιδραστηρίων. Αυτή είναι μια εξουδετέρωση οξέος-βάσης στην οποία το οξικό οξύ στο ξύδι εξουδετερώνεται από τα διττανθρακικά ιόντα στη μαγειρική σόδα. Η συνολική αντίδραση είναι ο συνδυασμός των ακόλουθων μεμονωμένων αντιδράσεων:

Τα ιόντα νατρίου και οξικού που παραμένουν σε διάλυμα στο τέλος της αντίδρασης δεν είναι τίποτε άλλο από τη διάσπαση μορφή οξικού νατρίου, που είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολύτης. Με άλλα λόγια, η ίδια εξίσωση μπορεί να γραφτεί σε πιο συμπυκνωμένη μορφή ως εξής:

Το επάνω βέλος στα αριστερά του διοξειδίου του άνθρακα δείχνει ότι το CO ₂ απελευθερώνεται ως αέριο.

βιβλιογραφικές αναφορές

Αμερικανική Χημική Εταιρεία. (2021). Έλεγχος της ποσότητας των προϊόντων σε μια χημική αντίδραση . Αμερικανική Χημική Εταιρεία. https://www.middleschoolchemistry.com/espanol/capitulo6/leccion2/

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η ^έκδ .). Εκπαίδευση McGraw-Hill.

Εκπαιδεύσει. (2015, 18 Μαΐου). Πειράματα στην κουζίνα: χημικές αντιδράσεις . Εκπαιδεύσει. https://www.educ.ar/recursos/90200/experimentos-en-la-cocina-reacciones-quimicas

Πυροσβεστήρας — Εργαστήριο χαμηλής τεχνολογίας . (2017). Εργαστήριο χαμηλής τεχνολογίας https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Extincteur/es

Hernández, ME, Ángeles, Y., & Meza, T. (2009). Προσδιορισμός οξικού οξέος σε δείγμα ξιδιού του εμπορίου . Χημική Μηχανική – BUAP. http://www.ingenieriaquimica.buap.mx/SGC/ANALISIS/Documentos/analisis/QUIMICA%20ANALITICA/ACT-TE-INQM%2013-09.pdf

Η σταθερά της οξύτητας Ka . (2015, 2 Οκτωβρίου). Químicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/la-constante-de-acidez.html

Τι υπάρχει στον πυροσβεστήρα με όξινη σόδα; Πώς λειτουργεί; (2021, 2 Οκτωβρίου). Manuales.com. https://www.e-manuales.com/que-contiene-el-extintor-de-incendios-de-soda-acida-how-it-funciona/