Indhold
Kombination af calciumchlorid og bagepulver - natriumbicarbonat - i en forseglelig plastikpose er et favorit kemisk eksperiment på gymnasiet. Den producerer en gas, så hvis du forsegler posen efter at have kombineret kemikalierne, vil posen sprænge som en ballon. En anden grund til, at gymnasiekemilærere elsker dette eksperiment, er, at kombinationen producerer varme, så det er et glimrende eksempel på en eksoterm reaktion. Brug beskyttelsesbriller og gummihandsker, når du kombinerer disse to forbindelser, fordi et af biprodukterne til reaktionen er saltsyre, som er ætsende nok til at forbrænde din hud.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Kombiner natriumbicarbonat (bagepulver), calciumchlorid og vand, og du får calciumcarbonat (et kritisk bundfald) plus kuldioxidgas, natriumchlorid (bordsalt), saltsyre og en rimelig mængde varme.
Hvad er reaktanterne?
Stort set alle kender natriumbicarbonat (NaHCO)3), fordi det er den bagepulver, du bruger til at deodorisere dit køleskab. Færre mennesker kender calciumchlorid (CaCl2), men det burde de være. Ligesom natriumchlorid er det et salt og dets hygroskopiske, hvilket betyder, at det absorberer fugt fra luften. At lægge en skål med calciumchlorid i dit skab er en god måde at beskytte dit tøj mod skimmel. Calciumchlorid hjælper med støvkontrol og fungerer som et fødevaretilsætningsstof, fordi det kan få fødevarer som pickles til at smage salt uden faktisk at tilsætte natriumchlorid.
En todelt reaktion
Reaktionen mellem natriumbicarbonat og calciumchlorid skal ske i opløsning, så vand er altid en del af reaktionen. Begge reaktanter opløses let i vand, så det er ikke et problem. Du kan opløse den ene i vand og derefter tilføje den anden, eller du kan holde begge i modsatte hjørner af en plastikpose og placere et hætteglas med vand mellem dem, så de, når du ryster posen, kombineres med vandet og hinanden.
Når du kombinerer reaktanterne, forekommer der to ting. Den første ting er, at de kombineres og danner calciumcarbonat - en forbindelse, der findes i kalksten, kridt, marmor og skaller fra snegle og havdyr - sammen med natriumchlorid og brintioner. Hydrogenionerne gør opløsningen sur, og de kombineres med resterende natriumbicarbonat for at producere kuldioxidgas, vand og natriumioner. De kombineres også med klor for at fremstille brintchlorid.
Frigørelsen af kuldioxidgas sprænger posen, og fordi gassen produceres i en eksoterm reaktion, går opløsningens temperatur op.
De kemiske ligninger
I den første reaktion kombineres reaktanterne til dannelse af calciumcarbonat, natriumchlorid og hydrogenioner. Ligningen for denne reaktion er:
CaCl2 + 2 NaHCO3 ---> CaCO3 + 2 NaCl + H+
Hydrogenionerne kombineres derefter med ubrugt natriumbicarbonat til dannelse af carbondioxid, vand og natriumioner.
H+ + NaHCO3 ---> CO2 + H2O + Na+
Natriumchlorid dissocieres i Cl- og Na + -ioner i vand. Nogle af de frie chlorioner kombineres med hydrogenioner til dannelse af hydrogenchlorid.
H+ + Cl- ---> HCl
En forenklet ligning for den samlede proces er:
NaHCO3(r) + CaCl2(r) + H2O (l) ---> CaCO3(r) + CO2(g) + NaCl (vandig) + HCI (vandig)