الرئيسية » مواضيع مختلفة في الكيمياء » البركان الساخن والبارد: تفاعلات طاردة و ماصة للحرارة سهلة

البركان الساخن والبارد: تفاعلات طاردة و ماصة للحرارة سهلة

يمكن التعرف على التفاعلات الطاردة أو الماصة للحرارة من خلال إجراء تجربة البركان البارد أو الساخن. و مثل هذه التجارب تعتبر أكثر تشويقا من خلط المواد الكيميائية في الكؤوس وقياس درجات الحرارة الناتجة عنها. و يمكن إجراء تجربة البركان من مكونات و مواد منزلية شائعة وآمنة.

التفاعلات الطاردة أو الماصة للحرارة
التفاعل الكيميائي الماص للحرارة يعمل علاى امتصاص الطاقة من البيئة المجيطة به لذلك يكون التفاعل باردا. أما التفاعل الطارد للحرارة فهو تفاعل يطلق الطاقة ، لذلك يكون التفاعل ساخنا إلى حد ما. من الأمثلة الشائعة على التفاعلات الماصة للحرارة عملية التمثيل الضوئي ، و إذابة كلوريد الأمونيوم في الماء (تفاعل العبوة الباردة) ، وتسامي الجليد الجاف إلى ثاني أكسيد الكربون ، وذوبان الجليد. و من الامثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة : حرق الأخشاب ، بلمرة الراتنج ، تفاعل الثيرمايت ، خلط الحموض مع القواعد . و تطلب التفاعلات الكيميائية الماصة والطاردة للحرارة إدخال طاقة (طاقة التنشيط) لكي تحدث. و تحدث التفاعلات التلقائية عندما يكون هناك بالفعل ما يكفي من الطاقة في النظام لتوفير طاقة التنشيط. و لكن في حالة التفاعلات الطاردة للحرارة تطلق طاقة أكثر مما تمتصه. أما التفاعلات الماصة للحرارة فإنها تعمل على امتصاص الحرارة من البيئة المحيطة بها طالما استمرت في التفاعل.

البراكين الكيميائية الساخنة والباردة
المواد لهذا المشروع هي:
– دورق مخروطي كبير عدد 2 أو نموذج لبركان عدد 2
– صودا الخبيز (بيكربونات الصوديوم)
– الخل (حمض الخليك الضعيف)
– خميرة جافة
– فوق أكسيد (فوق أكسيد الهيدروجين تركيز 3%)
– منظفات غسيل الصحون السائلة (على سبيل المثال ، فيري، بالموليف)
– ماء
– ملون طعام
ميزان الحرارة (اختياري)

إن ميزة الدوارق المخروطية بأنها مخروطية الشكل و تشبه البراكان و لأنها شفافة يمكن أن تشاهد سير التفاعل الكيميائي من خلالها. ومع ذلك ، يمكنك تشكيل وتزيين نماذج للبراكين من خلال تغطية الدورق المخروطي بالماء و الجبس أو الورق.

البركان البارد: صودا الخبيز والخل
املأ “البركان” إلى نصفه تقريبا بالماء، ثم ضع فيه بعض الملاعق من صودا الخبيز ثم اضف القليل من منظف الصحون وبضع قطرات من ملون الطعام الأزرق ثم اضف الخل في “البركان” ليبدأ التفاعل. يمكنك إعادة تفعيل البركان بمزيد من صودا الخبيز والخل، كما يمكنك أن تلمس السائل لتحس بأنه بارد، و لكن هناك طريقة أكثر علمية تتمثل في قياس درجة حرارة السوائل قبل وبعد التفاعل باستخدام مقياس الحرارة.

 

البركان الساخن الخميرة و فوق الأكسيد (الحار ، حقا).
قم بملء البركان بفوق الأكسيد (تركيز 3%) ثم أضف القليل من سائل التنظيف و القليل من ملون الطعام ( الأحمر أو البرتقالي هي خيارات الألوان الدافئة اللطيفة). و يمكن القيام بهذه التجربة مع نسبة مئوية أعلى من فوق أكسيد الهيدروجين (على سبيل المثال ، 6 ٪) لإنتاج تفاعل أكثر سخونة ، ولكن بعد ذلك ليس من الآمن لمسه لأن فوق الاكسيد مؤكسد قوي. قم ببدء التفاعل من خلال إضافة الخميرة الجافة النشطة. و من ثم قم بقياس التغير في درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة.
و تعتبر صودا الخبيز الكلاسيكية والخل مثالًا على التفاعل الماص للحرارة، حيث تتفاعل صودا الخبيز (بيكربونات الصوديوم) مع الخل (حمض الأسيتيك) لإنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون والماء وخلات الصوديوم:

NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2

يلتقط المنظف غاز ثاني أكسيد الكربون حيث تتكون الفقاعات أو “الحمم البركانية”، و في الواقع يبدأ التفاعل في خطوتين: تفاعل غزاحة مزدوج و تفاعل التحلل أو التفكك. حيث يشكل بيكربونات الصوديوم وحمض الخليك خلات الصوديوم وحمض الكربونيك:

NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3

حيث يتحلل حمض الكربونيك إلى الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون:

H2CO3 → H2O + CO2

يمتص تفاعل التحلل الطاقة لكسر الروابط الكيميائية في الجزيء المعقد. و في هذا التفاعل ، هناك حاجة إلى طاقة أكبر لكسر الروابط الكيميائية أكثر من تكوين روابط جديدة ، وبالتالي يكون التفاعل الكلي ماصًا للحرارة.
أما التفاعل الكيميائي الخميرة و فوق الأكسيد فهو مثال على التفاعل الطارد للحرارة. حيث يتحلل فوق أكسيد الهيدروجين إلى الماء وغاز الأكسجين:

2H2O2 → 2H2O + O2

و هذا التفاعل بحد ذاته يحدث ببطء في عبوة فوق اكسيد الهيدروجين ، لذلك و بمرور الوقت يفقد فعاليته في النهاية. فالخميرة تحتوي على إنزيم الكاتاليز و الذي يحفز التفاعل بحيث يحدث بسرعة أكبر من المعتاد. تتشكل “الحمم البركانية” عندما تشكل المنظفات فقاعات حول غاز الأكسجين الهارب. وهذا مثال آخر على تفاعل التحلل ، لكن هذه المرة طارد للحرارة لأن كمية أكبر من الطاقة يتم إطلاقها لكسر الروابط أكثر من تكوينها.

 

المصدر: https://buff.ly/2wSwO8m

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

حماية البيئة من التلوث في الإسلام

عندما ينادي الغرب بأهمية حماية البيئة من جميع الأخطار المحدقة ، فإن هذا النداء ينطلق …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.