Innhold
Å kombinere kalsiumklorid og natron - natriumbikarbonat - i en forseglingsbar plastpose er et favoritt kjemieksperiment på videregående skoler. Den produserer en gass, så hvis du forsegler posen etter å ha kombinert kjemikaliene, vil posen sprenge som en ballong. En annen grunn til at kjemilærere på videregående skole elsker dette eksperimentet, er at kombinasjonen produserer varme, så det er et utmerket eksempel på en eksoterm reaksjon. Bruk vernebriller og gummihansker når du kombinerer disse to forbindelsene, fordi ett av biproduktene til reaksjonen er saltsyre, som er etsende nok til å brenne huden din.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Kombiner natriumbikarbonat (natron), kalsiumklorid og vann, så får du kalsiumkarbonat (et krittert bunnfall) pluss karbondioksidgass, natriumklorid (bordsalt), saltsyre og en god mengde varme.
Hva er reaktantene?
Så godt som alle er kjent med natriumbikarbonat (NaHCO)3), fordi det er natron du bruker til å deodorisere kjøleskapet ditt. Færre mennesker er kjent med kalsiumklorid (CaCl2), men det burde de være. Som natriumklorid er det et salt og hygroskopisk, noe som betyr at det absorberer fuktighet fra luften. Å sette en tallerken med kalsiumklorid i skapet ditt er en god måte å beskytte klærne dine mot mugg. Kalsiumklorid hjelper støvkontrollen og fungerer som et tilsetningsstoff for mat, fordi det kan få matvarer som pickles til å smake salt uten å tilsette natriumklorid.
En to-delt reaksjon
Reaksjonen mellom natriumbikarbonat og kalsiumklorid må skje i oppløsning, så vann er alltid en del av reaksjonen. Begge reaktantene løses lett opp i vann, så det er ikke et problem. Du kan løse opp en i vann og deretter legge til den andre, eller du kan holde begge i motsatte hjørner av en plastpose og plassere et hetteglass med vann slik at de, når du rister posen, kombineres med vannet og hverandre.
Når du kombinerer reaktantene, oppstår to ting. Den første tingen er at de kombineres for å danne kalsiumkarbonat - en forbindelse som finnes i kalkstein, kritt, marmor og skjell fra snegler og sjødyr - sammen med natriumklorid og hydrogenioner. Hydrogenionene gjør løsningen sur, og de kombineres med rester av natriumbikarbonat for å produsere karbondioksidgass, vann og natriumioner. De kombinerer også med klor for å lage hydrogenklorid.
Frigjøring av karbondioksidgass blåser opp posen, og fordi gassen produseres i en eksoterm reaksjon, går temperaturen på løsningen opp.
De kjemiske likningene
I den første reaksjonen kombineres reaktantene og danner kalsiumkarbonat, natriumklorid og hydrogenioner. Ligningen for denne reaksjonen er:
CaCl2 + 2 NaHCO3 ---> CaCO3 + 2 NaCl + H+
Hydrogenionene kombineres deretter med ubrukt natriumbikarbonat for å danne karbondioksyd, vann og natriumioner.
H+ + NaHCO3 ---> CO2 + H2O + Na+
Natriumklorid dissosieres til Cl- og Na + -ioner i vann. Noen av de gratis klorionene kombineres med hydrogenioner for å danne hydrogenklorid.
H+ + Cl- ---> HCl
En forenklet ligning for den totale prosessen er:
NaHCO3(s) + CaCl2(r) + H2O (l) ---> CaCO3(r) + CO2(g) + NaCl (vandig) + HCl (vandig)