Ekvation för reaktionen mellan bakpulver och vinäger

Reaktionen mellan bakpulver och vinäger används ofta i olika typer av hemkemiprojekt, som modellvulkaner och som en aktiv komponent i många brandsläckare.

Denna reaktion tjänar till att illustrera genereringen av en gas i en kemisk reaktion. Det låter oss också observera effekten av skillnaden i gasernas densitet, eftersom man drar slutsatsen att den genererade gasen är tyngre än luft. Å andra sidan är det ett synligt exempel på en syra-basneutraliseringsreaktion.

Vad är bakpulver?

Natriumbikarbonat är ett salt med formeln NaHCO ₃ . Det är natriumsaltet av den konjugerade basen av kolsyra (H ₂ CO ₃ ). Bikarbonat är en svag syra och är en svag bas. Samtidigt, eftersom kolsyra behandlas som en diprotisk syra (med två protoner), har bikarbonat fortfarande joniserbart väte, vilket gör det till en svag syra också. Denna på samma gång basiska och sura karaktär gör den till en amfoter förening som kan reagera med både syror och baser; i vattenlösning råder emellertid den grundläggande karaktären, vilket ger en alkalisk lösning.

Bakpulver är en stark, vattenlöslig elektrolyt, liksom alla natriumsalter. Detta betyder att en vattenlösning av natriumbikarbonat faktiskt innehåller dissocierade natriumjoner och bikarbonatjoner:

Bikarbonatjonen i vattenlösning reagerar sedan med vatten och upprättar två relaterade kemiska jämvikter:

När en natriumbikarbonatlösning reagerar med en syra beter sig den som en bas och fångar protonen. När den reagerar med en tillräckligt stark bas, fungerar den som en syra, ger upp sin andra proton och blir den tvåbasiska koljonen.

Kolsyra är oxisyran av kol med valens IV och är som sådan inte stabil i vattenlösning. Av denna anledning separeras det snabbt till respektive anhydrid, dvs till gasformig koldioxid och vatten. Således, istället för att vara i jämvikt med kolsyra, är bikarbonat faktiskt i jämvikt med koldioxidgas i atmosfären.

Vad är vinäger?

Vinägern som vi använder i köket motsvarar en vattenlösning av ättiksyra eller etansyra. Detta är en svag monoprotisk organisk syra med formeln CH ₃ COOH. Trots att den har 4 väten i sin struktur är endast vätet i karboxylgruppen, -COOH, joniserbart, eftersom de andra tre vätena är starkt bundna till en kolatom.

Ättiksyra i mycket av litteraturen representeras i en förkortad form som HAc, där H representerar joniserbart väte och Ac representerar den konjugerade basen av ättiksyra, det vill säga acetatjonen. När den löses i vatten reagerar ättiksyra med vatten för att producera hydroniumjoner:

eller alternativt

Surhetskonstanten för ättiksyra är 1.75.10 ^-5 och i de flesta presentationer av kommersiell vinäger, särskilt vit vinäger framställd av destillerad alkohol, finns den i en koncentration på cirka 5 % m/V. Baserat på dessa två data kan det verifieras att vinäger har ett pH på cirka 2,42, vilket gör det till en avsevärt sur lösning.

Hur reagerar bakpulver och vinäger?

Som vi redan har sett är vinäger en sur lösning, så när den blandas med natriumbikarbonat, som är ett amfotärt salt, kommer det att fungera som en bas, neutralisera syran och bli kolsyra. Denna sönderdelas omedelbart till koldioxidgas som frigörs från lösningen i form av en stor mängd bubblor eller brus.

Om tvål, schampo eller någon annan typ av ytaktivt ämne också tillsätts till den ursprungliga lösningen, fångas den genererade gasen i såpbubblor och bildar ett skum som snabbt stiger upp på behållarens väggar. Detta är arbetsprincipen för de kemiska vulkaner som är allestädes närvarande på de flesta grundskole- och gymnasiemässor.

Ekvationen för reaktionen mellan bakpulver och vinäger

Nu när vi vet vad bakpulver och vinäger är gjorda av kan vi bättre förstå hur reaktionen mellan de två reaktanterna uppstår. Detta är en syra-basneutralisering där ättiksyran i vinägern neutraliseras av bikarbonatjonerna i bakpulver. Den totala reaktionen är kombinationen av följande individuella reaktioner:

Natrium- och acetatjonerna som förblir i lösning vid slutet av reaktionen är inget annat än den dissocierade formen av natriumacetat, som är en stark elektrolyt. Med andra ord kan samma ekvation skrivas i en mer kondenserad form enligt följande:

Uppåtpilen till vänster om koldioxid indikerar att CO ₂ släpps ut som en gas.

Referenser

American Chemical Society. (2021). Kontroll av mängden produkter i en kemisk reaktion . American Chemical Society. https://www.middleschoolchemistry.com/espanol/capitulo6/leccion2/

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10: ^{e upplagan} ). McGraw-Hill Education.

Utbilda. (2015, 18 maj). Experiment i köket: kemiska reaktioner . Utbilda. https://www.educ.ar/recursos/90200/experimentos-en-la-cocina-reacciones-quimicas

Brandsläckare — Low-tech Lab . (2017). Low-Tech Lab. https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Extincteur/es

Hernández, ME, Ángeles, Y., & Meza, T. (2009). Bestämning av ättiksyra i ett prov av kommersiell vinäger . Kemiteknik – BUAP. http://www.ingenieriaquimica.buap.mx/SGC/ANALISIS/Documentos/analisis/QUIMICA%20ANALITICA/ACT-TE-INQM%2013-09.pdf

Surhetskonstanten Ka . (2015, 2 oktober). Químicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/la-constante-de-acidez.html

Vad är det i sur soda brandsläckaren? Hur fungerar det? (2021, 2 oktober). Manuales.com. https://www.e-manuales.com/que-contiene-el-extintor-de-incendios-de-soda-acida-how-it-funciona/