Готовимся к Новому году (часть 1)

Сегодня – наш первый эксперимент из “новогодней” серии для детей: надуваем воздушные шарики для украшения комнаты. Выполнять это будем с помощью химической реакции соды с уксусом. Выделяющийся в ходе реакции углекислый газ и приводит к надуванию воздушного шара.

Данный эксперимент традиционно фигурирует на многих сайтах как опыт, который можно легко выполнять с детьми. Примерный алгоритм его выполнения звучит так:

- налейте в пластиковую бутылку раствор соды
- влейте уксус
- быстро (!!) натяните на горлышко бутылки воздушный шарик
- наблюдайте за процессом надувания

Между тем, раньше мы уже выполняли подобное (см. статью ”Химический вулкан” ) и убедились, что данная реакция приводит к бурному образованию пены. Как в таких условиях быстро натянуть на горлышко воздушный шарик (когда оттуда активно лезет пена) – непонятно... Кроме того, пока мы в суете надежно зафиксируем шарик, часть газа уже безнадежно потеряется.

Чтобы решить данные проблемы, поступим следующим образом: раствор уксуса нальем в бутылку. Часть соды засыпем в сам воздушный шарик. Еще часть соды завернем в бумагу, так что получится своеобразный “пистон”. Диаметр этого “пистона” должен быть чуть меньше диаметра горлышка бутылки – чтобы плотно проходил внутрь. Бумага позволяет растянуть химическую реакцию соды с уксусом во времени, так что не будет происходить бурного образования пены. Наконец, когда с уксусом прореагирует вся сода из “пистона”, будем вытряхивать соду из самого шарика. Таким образом, мы сможем аккуратно провести эксперимент, не потеряв ни грамма углекислого газа. Более подробно все эти нюансы смотрите на видеозаписи.

И немного формул напоследок:

реакция взаимодействия:

Na₂CO₃ + 2 CH₃COOH = 2 CH₃COONa + H₂CO₃

угольная кислота разлагается на CO₂ и H₂O.

Итого, из 2 молей уксуса получается 1 моль углекислого газа.

Молярная масса уксуса – 60 г/моль.

У нас было примерно 120 г 9%-ного раствора, т.е. это 11 г или 0.18 моля уксуса.

Из него получается 0.09 моля углекислого газа или 2 литра.

Прямое измерение: диаметр шарика – 15 см, объем такой сферы – 1400 см³ или 1.4 литра.

Учитывая “пальцевость” наших расчетов, видим, что цифра довольно близкая.

Домашнее задание:
как вариант, в реакции вместо уксуса можно использовать лимонный сок. Будет ли эффективнее? (с точки зрения получившегося объема CO₂)