Szilárd anyagok is reagálnak?

A kálium-hidrogén-szulfát és a nátrium-hidroxid szilárd állapotban is reagál egymással hőfelszabadulás közben.

Anyagok: kálium-hidrogén-szulfát, nátrium-hidroxid.

Eszközök: gumikesztyű, védőszemüveg, 50 cm³-es főzőpohár, hőmérő (lehetőleg digitális), vegyszereskanál, porcelán mozsár.

A kísérlet végrehajtása: Porítsunk el kevés (1-2 vegyszeres kanálnyi) száraz (!) nátrium-hidroxidot. Tegyünk egy vegyszereskanálnyit a főzőpohárba, és tegyünk hozzá 3 vegyszereskanálnyi, ugyancsak jól elporított kálium-hidrogén-szulfátot. Mérjük meg a kezdeti hőmérsékletet, majd keverjük jól össze. Néhány percig figyeljük a hőmérséklet változását.

Tapasztalat: A reakciókeverék kásás állagú lesz. A szobahőmérsékletről indulva kb. 10-15 °C hőmérséklet-emelkedés várható. Ez néhány perc alatt bekövetkezik.

Magyarázat: Ez egy szilárd fázisú anyagok között lejátszódó exoterm reakció: KHSO₄(sz) + NaOH(sz) = KNaSO₄(aq) + H₂O(f). A folyamat hajtóereje egyrészt az energiaminimumra való törekvés (hőfelszabadulás) másrészt a szerkezeti változás (a kristályosan rendezett állapotból a kevésbé rendezett oldat állapotba való átmenet, a rendeződéscsökkenés, azaz az entrópianövekedés). Megjegyzés: a nátrium-hidroxid higroszkópos anyag. A kísérlet csak száraz nátrium-hidroxiddal végezhető el balesetmentesen. Szilárd, de nyirkos vegyszer esetén a reakció rendkívül hevessé válhat.

Biztonsági tudnivalók és hulladékkezelés: A nátrium-hidroxid veszélyes, maró hatású anyag. A kísérletet csak a tanár végezheti el (gumikesztyűben és természetesen védőszemüvegben). A kálium-hidrogén-szulfát nem helyettesíthető nátrium-hidrogén-szulfáttal, mert ez utóbbi kristályvíztartalmú is lehet. Ilyen esetben a reakció a kristályvízben való oldódás következtében veszélyesen felgyorsulhat, és a hőmérséklet akár 70-80 °C-ra is megemelkedhet. A kísérlet végén a hulladékok erős vízárammal engedjük le a lefolyóba.