สมการปฏิกิริยาของเบกกิ้งโซดากับน้ำส้มสายชู

ปฏิกิริยาระหว่างเบกกิ้งโซดาและน้ำส้มสายชูมักถูกใช้ในโครงการเคมีภายในบ้านประเภทต่างๆ เช่น แบบจำลองภูเขาไฟและเป็นส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ในถังดับเพลิงหลายชนิด

ปฏิกิริยานี้ทำหน้าที่แสดงการเกิดก๊าซในปฏิกิริยาเคมี นอกจากนี้ยังช่วยให้เราสามารถสังเกตผลกระทบของความแตกต่างของความหนาแน่นของก๊าซได้ เนื่องจากสรุปได้ว่าก๊าซที่เกิดขึ้นนั้นหนักกว่าอากาศ ในทางกลับกัน มันเป็นตัวอย่างที่มองเห็นได้ของปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของกรดและเบส

เบกกิ้งโซดาคืออะไร?

โซเดียมไบคาร์บอเนตเป็นเกลือที่มีสูตร NaHCO ₃ มันคือเกลือโซเดียมของคอนจูเกตเบสของกรดคาร์บอนิก (H ₂ CO ₃ ) ไบคาร์บอเนตเป็นกรดอ่อนเป็นเบสอ่อน ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากกรดคาร์บอนิกถือเป็นกรดไดโปรติก (มีโปรตอน 2 ตัว) ไบคาร์บอเนตจึงยังมีไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออนได้ จึงทำให้เป็นกรดอ่อนเช่นกัน ลักษณะที่เป็นกรดและเบสพร้อมกันนี้ทำให้เป็นสารประกอบแอมโฟเทอริกที่สามารถทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส อย่างไรก็ตาม ในสารละลายที่เป็นน้ำจะมีลักษณะพื้นฐานเหนือกว่า ทำให้เกิดสารละลายที่เป็นด่าง

เบคกิ้งโซดาเป็นอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นที่ละลายน้ำได้ เช่นเดียวกับเกลือโซเดียมทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าสารละลายที่เป็นน้ำของโซเดียมไบคาร์บอเนตประกอบด้วยโซเดียมไอออนและไบคาร์บอเนตไอออนที่แยกออกจากกัน:

จากนั้นไอออนไบคาร์บอเนตในสารละลายที่เป็นน้ำจะทำปฏิกิริยากับน้ำซึ่งสร้างสมดุลทางเคมีที่เกี่ยวข้องกันสองอย่าง:

เมื่อสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับกรด จะมีพฤติกรรมเหมือนเบสโดยจับกับโปรตอน เมื่อทำปฏิกิริยากับเบสที่แรงพอ มันจะทำตัวเหมือนกรด สลายโปรตอนตัวที่ 2 และกลายเป็นคาร์บอนไอออนที่มีเบสิก

กรดคาร์บอนิกคือกรดออกซีของคาร์บอนที่มีวาเลนซ์ IV และไม่เสถียรในสารละลายที่เป็นน้ำ ด้วยเหตุนี้จึงแยกออกเป็นแอนไฮไดรด์ที่เกี่ยวข้องอย่างรวดเร็ว เช่น ออกเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ดังนั้น แทนที่จะอยู่ในสมดุลกับกรดคาร์บอนิก ไบคาร์บอเนตอยู่ในสมดุลกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ

น้ำส้มสายชูคืออะไร?

น้ำส้มสายชูที่เราใช้ในครัวสอดคล้องกับสารละลายที่เป็นน้ำของกรดอะซิติกหรือกรดเอทาโนอิก นี่คือกรดอินทรีย์ monoprotic อย่างอ่อนที่มีสูตร CH ₃ COOH แม้ว่าโครงสร้างจะมีไฮโดรเจน 4 อะตอม แต่มีเพียงไฮโดรเจนของหมู่คาร์บอกซิล -COOH เท่านั้นที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ เนื่องจากไฮโดรเจนอีก 3 อะตอมถูกยึดเกาะอย่างแน่นหนากับอะตอมของคาร์บอน

กรดอะซิติกในวรรณกรรมส่วนใหญ่แสดงในรูปแบบย่อว่า HAc โดยที่ H แทนไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออนได้ และ Ac แทนคอนจูเกตเบสของกรดอะซิติก นั่นคือ อะซิเตตไอออน เมื่อละลายในน้ำ กรดอะซิติกจะทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเนียมไอออน:

หรืออีกทางหนึ่ง

ค่าคงที่ความเป็นกรดของกรดอะซิติกคือ 1.75.10 ^-5และในการนำเสนอน้ำส้มสายชูเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่โดยเฉพาะน้ำส้มสายชูขาวที่ผลิตจากแอลกอฮอล์กลั่นจะพบได้ที่ความเข้มข้นประมาณ 5% m/V จากข้อมูลทั้งสองนี้ สามารถตรวจสอบได้ว่าน้ำส้มสายชูมีค่า pH ประมาณ 2.42 ซึ่งทำให้เป็นสารละลายที่มีความเป็นกรดสูง

เบคกิ้งโซดากับน้ำส้มสายชูทำปฏิกิริยากันอย่างไร?

ดังที่เราได้เห็นแล้วว่าน้ำส้มสายชูเป็นสารละลายที่เป็นกรด ดังนั้นเมื่อผสมกับโซเดียมไบคาร์บอเนตซึ่งเป็นเกลือแอมโฟเทอริก มันจะทำหน้าที่เป็นเบส ทำให้กรดเป็นกลางและกลายเป็นกรดคาร์บอนิก ซึ่งจะสลายตัวกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทันทีซึ่งถูกปล่อยออกมาจากสารละลายในรูปของฟองอากาศหรือฟู่จำนวนมาก

หากเติมสบู่ แชมพู หรือสารลดแรงตึงผิวประเภทอื่นๆ ลงในสารละลายเดิมด้วย ก๊าซที่เกิดขึ้นจะถูกกักไว้ในฟองสบู่ ก่อตัวเป็นโฟมที่เกาะผนังภาชนะอย่างรวดเร็ว นี่คือหลักการทำงานของภูเขาไฟเคมีที่แพร่หลายในงานวิทยาศาสตร์ระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษาตอนปลาย

สมการของปฏิกิริยาระหว่างเบกกิ้งโซดาและน้ำส้มสายชู

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเบคกิ้งโซดาและน้ำส้มสายชูทำมาจากอะไร เราก็สามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่าปฏิกิริยาระหว่างสารตั้งต้นทั้งสองเกิดขึ้นได้อย่างไร นี่คือการทำให้เป็นกลางของกรดเบสซึ่งกรดอะซิติกในน้ำส้มสายชูถูกทำให้เป็นกลางโดยไอออนของไบคาร์บอเนตในเบกกิ้งโซดา ปฏิกิริยาทั้งหมดคือการรวมกันของแต่ละปฏิกิริยาต่อไปนี้:

ไอออนของโซเดียมและอะซิเตตที่ยังคงอยู่ในสารละลายเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยานั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าโซเดียมอะซิเตตในรูปแบบที่แยกตัวออกจากกัน ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เข้มข้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง สมการเดียวกันสามารถเขียนในรูปแบบย่อได้ดังนี้

ลูกศรชี้ขึ้นทางซ้ายของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แสดงว่า CO ₂ถูกปล่อยออกมาในรูปของก๊าซ

อ้างอิง

สมาคมเคมีอเมริกัน (2564). การ ควบคุมปริมาณของผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาเคมี สมาคมเคมีอเมริกัน https://www.middleschoolchemistry.com/espanol/capitulo6/leccion2/

Chang, R., Manzo, Á. ร. โลเปซ PS และเฮอร์รานซ์ ZR (2020) เคมี ( ^{ครั้ง} ที่ 10 .). การศึกษาของ McGraw-Hill

ให้ความรู้. (2558, 18 พฤษภาคม). การทดลองในครัว: ปฏิกิริยาเคมี . ให้ความรู้. https://www.educ.ar/recursos/90200/experimentos-en-la-cocina-reacciones-quimicas

เครื่องดับเพลิง — Low-tech Lab . (2560). ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีต่ำhttps://wiki.lowtechlab.org/wiki/Extincteur/es

Hernández, ME, Ángeles, Y. และ Meza, T. (2009) การตรวจหากรดอะซิติกในตัวอย่างน้ำส้มสายชูที่มีจำหน่ายทั่วไป วิศวกรรมเคมี – BUAP. http://www.ingenieriaquimica.buap.mx/SGC/ANALISIS/Documentos/analisis/QUIMICA%20ANALITICA/ACT-TE-INQM%2013-09.pdf

ค่าความ เป็นกรดคงที่ Ka (2558, 2 ตุลาคม). Químicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/la-constante-de-acidez.html

อะไรอยู่ในถังดับเพลิงโซดาแอซิด? มันทำงานอย่างไร? (2021, 2 ตุลาคม). คู่มือการใช้งาน.คอม. https://www.e-manuales.com/que-contiene-el-extintor-de-incendios-de-soda-acida-how-it-funciona/