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La reazione tra bicarbonato di sodio e aceto viene spesso utilizzata in vari tipi di progetti di chimica domestica, come modelli di vulcani e come componente attivo in molti estintori.
Questa reazione serve a illustrare la generazione di un gas in una reazione chimica. Permette anche di osservare l’effetto della differenza di densità dei gas, poiché si conclude che il gas generato è più pesante dell’aria. D’altra parte, è un esempio visibile di una reazione di neutralizzazione acido-base.
Cos’è il bicarbonato di sodio?
Il bicarbonato di sodio è un sale con la formula NaHCO 3 . È il sale sodico della base coniugata dell’acido carbonico (H 2 CO 3 ). Essendo un acido debole, il bicarbonato è una base debole. Allo stesso tempo, poiché l’acido carbonico è trattato come un acido diprotico (con due protoni), il bicarbonato ha ancora idrogeno ionizzabile, rendendolo anche un acido debole. Questo carattere contemporaneamente basico e acido lo rende un composto anfotero in grado di reagire sia con acidi che con basi; tuttavia in soluzione acquosa prevale il carattere basico, producendo una soluzione alcalina.
Il bicarbonato di sodio è un elettrolita forte e solubile in acqua, come tutti i sali di sodio. Ciò significa che una soluzione acquosa di bicarbonato di sodio contiene effettivamente ioni sodio dissociati e ioni bicarbonato:
Lo ione bicarbonato in soluzione acquosa reagisce quindi con l’acqua stabilendo due equilibri chimici correlati:
Quando una soluzione di bicarbonato di sodio reagisce con un acido, si comporta come una base, catturando il protone. Quando reagisce con una base abbastanza forte, agisce come un acido, cedendo il suo secondo protone e diventando lo ione carbonio bibasico.
L’acido carbonico è l’ossiacido del carbonio con valenza IV e, come tale, non è stabile in soluzione acquosa. Per questo motivo si separa rapidamente nella rispettiva anidride, cioè in anidride carbonica gassosa e acqua. Pertanto, invece di essere in equilibrio con l’acido carbonico, il bicarbonato è in realtà in equilibrio con il gas di anidride carbonica nell’atmosfera.
Cos’è l’aceto?
L’aceto che usiamo in cucina corrisponde ad una soluzione acquosa di acido acetico o acido etanoico. Questo è un acido organico monoprotico debole con la formula CH 3 COOH. Pur avendo 4 idrogeni nella sua struttura, solo l’idrogeno del gruppo carbossilico, -COOH, è ionizzabile, poiché gli altri tre idrogeni sono fortemente legati a un atomo di carbonio.
L’acido acetico in gran parte della letteratura è rappresentato in forma abbreviata come HAc, dove H rappresenta l’idrogeno ionizzabile e Ac rappresenta la base coniugata dell’acido acetico, cioè lo ione acetato. Quando disciolto in acqua, l’acido acetico reagisce con l’acqua per produrre ioni idronio:
o in alternativa
La costante di acidità dell’acido acetico è 1,75,10 -5 e, nella maggior parte delle presentazioni di aceto commerciale, in particolare aceto bianco prodotto da alcol distillato, si trova a una concentrazione di circa il 5% m/V. Sulla base di questi due dati si può verificare che l’aceto ha un pH di circa 2,42, che lo rende una soluzione notevolmente acida.
Come reagiscono il bicarbonato di sodio e l’aceto?
Come abbiamo già visto, l’aceto è una soluzione acida, quindi mescolato con il bicarbonato di sodio, che è un sale anfotero, fungerà da base, neutralizzando l’acido e trasformandosi in acido carbonico. Questo si decompone immediatamente per diventare gas di anidride carbonica che viene rilasciato dalla soluzione sotto forma di una grande quantità di bolle o effervescenza.
Se alla soluzione originaria si aggiungono anche sapone, shampoo o qualche altro tipo di tensioattivo, il gas generato viene intrappolato in bolle di sapone, formando una schiuma che risale velocemente le pareti del contenitore. Questo è il principio di funzionamento dei vulcani chimici che sono onnipresenti nella maggior parte delle fiere scientifiche delle scuole elementari e superiori.
L’equazione della reazione tra bicarbonato di sodio e aceto
Ora che sappiamo di cosa sono fatti bicarbonato e aceto, possiamo capire meglio come avviene la reazione tra i due reagenti. Questa è una neutralizzazione acido-base in cui l’acido acetico nell’aceto viene neutralizzato dagli ioni bicarbonato nel bicarbonato di sodio. La reazione totale è la combinazione delle seguenti reazioni individuali:
Gli ioni sodio e acetato che rimangono in soluzione al termine della reazione non sono altro che la forma dissociata dell’acetato di sodio, che è un elettrolita forte. In altre parole, la stessa equazione può essere scritta in forma più condensata come segue:
La freccia in alto a sinistra dell’anidride carbonica indica che la CO 2 viene rilasciata sotto forma di gas.
Riferimenti
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