Tartalom
A kalcium-klorid és a szódabikarbóna - a nátrium-hidrogén-karbonát - kombinálása egy lezárható műanyag zacskóba a középiskolai kémiai kísérletek egyik legkedveltebb kísérlete. Gázt termel, tehát ha a vegyi anyagok kombinálása után lezárja a zsákot, akkor a zsák felrobbant, mint egy ballon. Egy másik ok, amiért a középiskolai kémiai tanárok szeretik ezt a kísérletet, az, hogy a kombináció hőt termel, tehát kiváló példája az exoterm reakciónak. A két vegyület kombinálásakor viseljen védőszemüveget és gumikesztyűt, mivel a reakció egyik mellékterméke a sósav, amely elég korrozív ahhoz, hogy bőrét égje.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Kombináljuk a nátrium-hidrogén-karbonátot (szódabikarbónát), a kalcium-kloridot és a vizet, és kapsz kalcium-karbonátot (krétás csapadék), valamint szén-dioxid-gázt, nátrium-kloridot (asztali só), sósavat és tisztességes mennyiségű hőt.
Mik a reaktorok?
Gyakorlatilag mindenki ismeri a nátrium-hidrogén-karbonátot (NaHCO3), mert az a szódabikarbóda, amelyet a hűtőszekrény szagtalanítására használ. Kevesebb ember ismeri a kalcium-kloridot (CaCl2), de legyenek. Mint a nátrium-klorid, sója és higroszkópos, ami azt jelenti, hogy felszívja a nedvességet a levegőből. Ha egy tál kalcium-kloridot helyez a szekrénybe, ez jó módszer a ruháinak megóvására a penésztől. A kalcium-klorid elősegíti a por ellenőrzését és élelmiszer-adalékanyagként működik, mivel az ételeket, például a savanyúság savanyúságát sósan ízesítheti anélkül, hogy ténylegesen hozzáadna nátrium-kloridot.
Kétrészes reakció
A nátrium-hidrogén-karbonát és a kalcium-klorid reakciójának oldatban kell történnie, tehát a víz mindig a reakció része. Mindkét reagens könnyen feloldódik vízben, így ez nem jelent problémát. Feloldhatja az egyiket vízben, majd hozzáadhatja a másikat, vagy mindkettőt a műanyag zacskók egymással ellentétes sarkában tarthatja, és egy üveg fiolát helyezhet a közé, hogy a tasak rázásakor egyesüljenek a vízzel és egymással.
A reagensek kombinálásakor két dolog fordul elő. Az első dolog, hogy kombinálva kalcium-karbonátot képeznek - amely egy mészkőben, krétában, márványban, valamint a csigák és tengeri élőlények héjában található vegyület - nátrium-kloriddal és hidrogén-ionokkal együtt. A hidrogén-ionok megsavanyítják az oldatot, és maradék nátrium-hidrogén-karbonáttal kombinálva szén-dioxid-gázt, vizet és nátrium-ionokat képeznek. Klórral kombinálva hidrogén-kloridot képeznek.
A széndioxid kibocsátása felrobbantja a zsákot, és mivel a gáz exoterm reakcióban képződik, az oldat hőmérséklete felmegy.
A kémiai egyenletek
Az első reakcióban a reagensek kalcium-karbonát-, nátrium-klorid- és hidrogénionokat képeznek. Ennek a reakciónak az egyenlete a következő:
kalcium2 + 2 NaHCO3 ---> CaCO3 + 2 NaCl + H+
A hidrogénionokat ezután egyesítik a fel nem használt nátrium-hidrogén-karbonáttal, hogy szén-dioxidot, vizet és nátrium-ionokat képezzenek.
H+ + NaHCO3 ---> CO2 + H2O + Na+
A nátrium-klorid vízben Cl- és Na + -ionokra disszociál. A szabad klór-ionok egy része hidrogén-ionokkal kombinálva hidrogén-kloridot képez.
H+ + Cl- ---> HCl
A teljes folyamat egyszerűsített egyenlete:
nátrium-hidrogén3(k) + CaCl2(s) + H2O (l) ---> CaCO3(k) + CO2(g) + NaCl (aq) + HCl (aq)