مشاهده‌ی قبلی: کره لبنی، طبیعی‌تر از کره گیاهی است

مشاهده‌ی بعدی: آزمایش‌های نمایشی از رفتار گازها

مقدمه
انجام واکنش‌های شیمیایی در اکثر موارد،با تغییر انرژی همراه است. بعضی از واکنش‌ها گرما تولید می کنند و برخی دیگر از محیط اطراف گرما جذب می‌کنند که این واکنش ها را به ترتیب واکنش های گرماده و گرماگیر می‌نامند. در مقاله دو نمونه از واکنش های گرماگیر و گرماده به‌صورت نمایشی آورده شده که البته انجام این قبیل آزمایش‌های نمایشی مستلزم رعایت ایمنی و دقت فراوان است.

آزمایش 1 (واکنش گرماگیر)   مواد لازم : 32 گرم باریم هیدروکسید 8 آبه 11 گرم آمونیوم کلرید بشر 250 میلی لیتری تخته ی چوب بالسلا آب مقطر

  تخته ی چوب بالسا را روی میز قرار دهید و در مرکز آن گودال کوچکی تعبیه کنید به طوری که در آن کف بشر 250 میلی لیتری جای بگیرد. داخل چاهک مقداری آب بریزید و بشر را داخل چاهک پر از آب قرار دهید. دو پودر سفید رنگ باریم هیدروکساید 8 آبه و آمونیم کلرید داخل بشر اضافه کنید و در حالی که بشر را ثابت در مکان خودش نگه داشته اید به شدت هم بزنید. محلول آبکی به اصطلاح دوغاب بدست می آید. بعد از دو دقیقه، بشر محتوی مخلوط واکنش را بلند کنید تخته ی زیر آن با بلند کردن بشر به ته بشر چسبیده و به همراه بشر بلند می شود. به خاطر اینکه آب بین بشر و تخته یخ زده است[1].

احتیاط: باریم هیدروکسید به شدت سمی و آمونیوم هیدروکسید خورنده است. از استنشاق و تماس با پوست به شدت دوری کنید و در صورت ریخته شدن روی پوست به مدت 15 دقیقه با آب بشویید. در این واکنش نمایشی، گاز آمونیاک متصاعد می شود از استنشاق آن دوری شود.

بحث و نتیجه
این آزمایش نمایشی، توضیحی برای واکنش‌های گرماگیر است. سرد شدن بشر و در نتیجه یخ زدن آب بین بشر و تخته اثبات گرماگیر بودن این واکنش است. همچنین این آزمایش نشان داد که چطور آنتروپی (S∆) می تواند به پیشرفت خودبه خودی واکنش کمک کند. معادله ی قابل انتظار برای این واکنش گرماگیر به صورت زیر (1-1) است.

 این واکنش یک نوع واکنش خنثی شدن است که در آن یون هیدروکسید به عنوان باز و یون آمونیوم به عنوان اسید عمل می کند. در این آزمایش از واکنش دو ماده‌ی جامد با آنتروپی نسبتا پایین، محصولات با آنتروپی بالا مایع و محلول به‌دست آمده است. به همین خاطر، این واکنش در جهت افزایش آنتروپی (بی‌نظمی) است. طبق معادله‌ی 1-2 تغییرات مثبت آنتالپی (H∆)  در این واکنش (63.6 kJ/mol) بیشتر با تغییرات آنتروپی (368 J/mol.K) در دمای اتاق جبران می شود که سبب تغییرات خیلی منفی انرژی آزاد گیبس(G∆)  می‌شود. بنابراین این واکنش خودبه‌خودی و گرماگیر است.

آزمایش 2 (واکنش گرماده)

مواد لازم:
15 گرم سدیم پراکساید
50 گرم پودر روی
ظرف فلزی
آب فشان

15 گرم سدیم پراکساید (پودری زرد رنگ) و50 گرم پودر خاکستری روی در ظرف فلزی با هم مخلوط کنید. با کمک آب فشان قطره قطره به آن، آب اضافه کنید. به محض اضافه شدن آب ظرف فلزی مشتعل شد. این واکنش به شدت گرمازا  است.

بحث و نتیجه گیری
سدیم پراکساید اکسنده ی بسیارقوی است و با پودر روی به صورت زیر واکنش می دهد (2-1).

اضافی پودر روی، با اکسیژن موجود در هوا وارد واکنش می‌شود و سوختن اتفاق می‌افتد (2-2).

هر دو واکنش بالا به شدت حرارتی هستند و انرژی زیادی تولید می‌کنند.
افزایش آب تنها آغاز گر واکنش است. سدیم پراکساید با آب در یک واکنش مطابق زیر وارد واکنش می‌شود (2-3).

هیدروژن پراکسید تولید شده به آب و اکسیژن در حضور سدیم هیدروکسید تولید شده تبدیل می‌شود که این واکنش نیز همچنین گرمازا است. به همین خاطر دمای این واکنش به طرز عجیبی بالاست و باعث شعله‌ور شدن ظرف آهنی می‌شود. در واقع در این واکنش نمایشی یک سری واکنش‌های زنجیری انجام می‌شود که همه به نوبه‌ی خود گرمازا هستند و گرمای زیاد تولید می شود و مواد واکنش دهنده را مشتعل می‌کند.

مرجع:

http://chemdemos.uoregon.edu

نویسنده: عاطفه قویدست
دانشجوی سال دوم دکتری شیمی آلی
دانشگاه گیلان 

مشاهده‌ی قبلی: کره لبنی، طبیعی‌تر از کره گیاهی است

مشاهده‌ی بعدی: آزمایش‌های نمایشی از رفتار گازها