Weird Science

Proces endotermiczny

Coś na och­łodę.

Reak­cja endo­ter­miczna to reak­cja che­miczna, która ma ujemny bilans wymiany cie­pła z oto­cze­niem. Zna­czy to, że w cza­sie zacho­dze­nia reak­cji jest pobie­rana ener­gia cieplna. Zau­ważmy, że jest to prze­ci­wieńs­two reak­cji egzo­ter­micz­nej, której przy­kład przed­sta­wi­łem tutaj. Reak­cje endo­ter­miczne, wbrew roz­pow­szech­nio­nych poglądom, często nie wyma­gają ogrze­wa­nia do ich zacho­dze­nia. Reak­cjom, samym w sobie endo­ter­micz­nym mogą towa­rzy­szyć inne prze­miany (np. zmiany entro­pii układu, albo egzo­ter­miczne pro­cesy roz­pusz­cza­nia), które powo­dują, że bilans wymiany cie­pła z oto­cze­niem pro­cesu roz­pa­try­wa­nego jako całość może być mimo wszystko dodatni.

Można podać wiele przy­kła­dów reak­cji endo­ter­micz­nych. My zaj­miemy się pro­ce­sem roz­pusz­cza­nia się azo­tanu amonu.

Co musimy zgro­ma­dzić?

Musimy posia­dać następu­jące skład­niki:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Woda może być z kranu. Skąd jed­nak wziąć ten drugi związek o egzo­tycz­nej nazwie? Otóż sprawa nie jest tak bez­na­dziejna, jakby się mogło wyda­wać. Oka­zuje się, że azo­tan amonu jest głow­nym skład­ni­kiem azo­to­wego nawozu sztucz­nego: sale­try amo­no­wej. Można ją kupić w każdym dobrze zao­pa­trzo­nym skle­pie ogrod­ni­czym.

Ilustracja

źródło: http://www.anex-wie­li­chowo.pl/oferta-Nawozy,1,nazwa-Sale­tra-amo­nowa-ZAK,66.html, dostęp: 12.10.2011

Nie jest to czy­sty azo­tan amonu, ponie­waż zawiera nie­wielka ilość zanie­czysz­czeń, którymi są głów­nie sub­stan­cje mające zapo­bie­gać zbry­la­niu się nawozu. Sale­tra amo­nowa występuje w postaci proszku lub gra­nu­lek (barwa biala lub kre­mowa). Jest on sil­nie higro­sko­pijny, zacho­dzi koniecz­ność prze­cho­wy­wa­nia w szczel­nie zamk­niętym pojem­niku. Do stwier­dze­nia różn­icy tem­pe­ra­tur musimy posia­dać też ter­mo­metr. Lekar­ski się nie nadaje, ponie­waż ma zbyt wąski zakres pomiaru. Zao­pa­trzyw­szy się we wszystko możemy przy­stąpić do doświad­cze­nia.

Ostrze­że­nie: Cho­ciaż występu­jący w doświad­cze­niu azo­tan amonu nie jest silną tru­ci­zną to należy zacho­wać środki ostrożn­o­ści jak zaw­sze przy pracy z che­mi­ka­liami. Autor nie bie­rze jakiej­kol­wiek odpo­wie­dzial­no­ści za wszel­kie mogące pow­stać szkody. Robisz to na wła­sne ryzyko!

Przy­go­to­wa­nie

Do naczy­nia wle­wamy nie­wielką ilość wody o tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej. Doko­nu­jemy pomiaru tem­pe­ra­tury ter­mo­me­trem:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Jak widzimy, tem­pe­ra­tura wody wynosi około 23 stop­nie Cel­sju­sza. Następ­nie wsy­pu­jemy parę łyże­czek azo­tanu amonu i mie­szamy. Dło­nią można wyczuć wyraźny i dra­styczny spa­dek tem­pe­ra­tury roz­tworu. Doko­najmy ponow­nego pomiaru tem­pe­ra­tury cie­czy:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Tem­pe­ra­tura spa­dła do zale­d­wie 7 stopni. Daje to och­ło­dze­nie o 16 stopni Cel­sju­sza! Zau­ważmy, że mie­sza­jąc sale­trę amo­nową z lodem możemy osiągnąć tem­pe­ra­tury do około -15 stopni Cel­sju­sza lub nawet niższe. Jest to bar­dzo dobra mie­sza­nina oziębia­jąca.

Dla­czego?

Zacho­dzi tutaj roz­pusz­cza­nie się azo­tanu amonu w wodzie. Związek ten jest bar­dzo dobrze roz­pusz­czalny, w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej w 100 g H2O roz­pusz­cza się aż 214 g NH4NO3. Ener­gia potrzebna do roz­pusz­cze­nia związku che­micz­nego zostaje pobrana ze śro­do­wi­ska reak­cji w postaci ener­gii ciepl­nej. Widocz­nym skut­kiem jest och­ło­dze­nie mie­sza­niny.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa

Marek Ples

Aa