جوش شیرین در علم شیمی با فرمول شیمیایی NA2HCO3 و به نام‌های دیگری همچون سدیم هیدروژن کربنات یا بی‌کربنات سودا نیز معروف است. در رابطه با ظاهر این ماده بهتر است بدانید که سفید رنگ بوده و دارای کریستال‌های ریزی می‌باشد، همچنین دارای خواص قلیایی و شورمزه نیز می‌باشد. تاریخچه جوش‌شیرین به نیکلاس لبلانک برمی‌گردد که در سال 1791 کربنات سدیم را سنتز کرد و به همین جهت به نام خاکستر سودا نیز معروف می‌باشد. سپس در برلین در سال 1801 ، والتین رز کریک داروساز بود که بعد از نیکلاس لبلانک بی‌کربنات سدیم را کشف نمود.
در ادامه ما قصد داریم که به وسیله‌ی آزمایش انفجار پلاستیک زیپی یک کار خارق العاده انجام دهیم. به این صورت که در این آزمایش با واکنش اسید و بازها مواجه خواهیم بود. پس نیاز است که ابتدا شما با اصطلاحات سرکه و جوش‌شیرین آشنا شوید، پس در ادامه همراه ما باشید.
سرکه چیست؟
همانطور که می‌دانید کاربرد سرکه در زندگی ما انسان‌ها به هزاران سال پیش باز می‌گردد. هنگامی که بابلیان 3000 سال قبل از میلاد از خرما، انجیل و آب جو را تولید می‌کردند که بیشتر در غذاهای خود از سرکه استفاده می‌کردند. اما حالا سوالی که ممکن است برای شما پیش بیاید این است که اصلاً سرکه چیست و چه کاربردی دارد؟ در جواب این سوال باید بگوییم، سرکه یک محلول اسیدی است که با تخمیر اتانول، توسط باکتری‌های استیک اسید تولید می‌شود.
همچنین درصد استیک اسید موجود در آن حدود 5 تا 8 درصد می‌باشد. جالب است بدانید، انواع دیگری از اسیدها مانند تارتاریک اسید و اسیدسیتریک را نیز می‌توانید در آن پیدا کنید. شما می‌توانید سرکه را نیز به طور طبیعی در خانه تهیه کنید. بدین منظور از میوه‌هایی که کربوهیدرات بالایی دارند مانند سیب، انگور، خرما و … می‌توانید استفاده نمایید. البته باید در نظر داشته باشید ممکن است فرآیند تخمیر به آهستگی صورت بگیرد و حتی در بیشتر مواقع ممکن است که این عمل ماه‌ها و سال‌ها طول بکشد.
اما در کارخانه‌ها روش تولید سرکه به شکل دیگری است. بدین منظور از باکتری‌هایی که به تخمیر کمک می‌کنند استفاده کرده و آن را تولید می‌کنند. این روش سرعت بیشتری دارد و برای صنعت، مناسب‌ترین گزینه می‌باشد. همچنین می‌توان این ترکیب را از تخمیر الکل‌هایی مانند اتانول نیز تهیه نمود. در نتیجه می‌توان چنین گفت که ماده‌ی اصلی موجود در سرکه، اسید استیک بوده که با فرمول شیمیایی CH3COOH شناخته می‌شود.
جوش‌شیرین چیست؟
جوش شیرین را همه می‌شناسید. ماده‌ای سفید رنگ و تقریباً مشابه نمک که با نام علمی سدیم بی‌کربنات شناخته می‌شود. از این ماده در تهیه‌ی غذا و مخصوصاً پخت شیرینی و کیک استفاده می‌شود. بر اساس تحقیقاتی که صورت گرفته است، آن را جزو پرکاربردترین ترکیبات خوراکی می‌توان قرار داد.
اما نکته‌ی جالب توجه دیگری که وجود دارد اینکه بی‌کربنات سدیم بیشتر به وسیله‌ی فرآیند سلوی نیز شناخته می‌شود که شباهت زیادی به واکنش کلرید سدیم، آمونیاک و کربن دی اکسید در آب دارد که بی‌کربنات سدیم به صورت رسوب به دست آمده پس از صاف کردن و خشک کردن با حرارت به کربنات سدیم تبدیل خواهد شد. همچنین می‌توان گفت که بیش‌ترین استفاده از این ماده در فراوری انواع بکینگ پودر می‌باشد. در صنایع غذایی و پزشکی نیز کاربرد فراوانی دارد که می‌توان به تولید نوشابه‌های گازدار، تولید نخ‌های پشمی و ابریشمی، داروهای افسردگی سه حلقه‌ای نیز اشاره نمود.
آزمایش انفجار پلاستیک زیپی
حال نوبت به آزمایش انفجار پلاستیک زیپی (آزمایش انفجار کیسه با جوش‌شیرین) می‌باشد. دقت کنید که بهتر است این آزمایش هیجان‌انگیز را در سینک آشپزخانه انجام دهید.
مواد مورد نیاز آزمایش انفجار پلاستیک زیپی
– یک دستمال
– پلاستیک زیپی
– آب گرم
– سرکه
– جوش‌شیرین
مراحل انجام کار انفجار پلاستیک زیپی
1- در ابتدا نیاز است که شما 1-3 فنجان آب گرم را در کیسه‌ی زیپ‌دار بریزید.
2- سپس 1-2 فنجان سرکه را به آب داخل کیسه اضافه کنید.
3- در ادامه 3 قاشق چای‌خوری جوش‌شیرین را در وسط دستمال ریخته و دستمال را دور آن تا بزنید.
4- دقت کنید که برای انجام این آزمایش باید خیلی سریع عمل کنید و فقط مقداری از درب کیسه را باز بگذارید تا دستمال حاوی جوش شیرین از آن وارد شود.
5- دستمالی که درون آن جوش‌شیرین قرار دارد را فوراً درون کیسه بیندازید و درب آن را کاملاً ببندید. حالا به عقب بروید و منتظر نتیجه‌ی واکنش این آزمایش باشید.
نتیجه‌ی آزمایش انفجار پلاستیک زیپی
نتیجه‌ی این آزمایش به این صورت است که کیسه به آهستگی شروع به بزرگ شدن می‌کند و در آخر خواهد ترکید. در این آزمایش، جوش شیرین و سرکه که باز و اسید هستند با هم ترکیب می‌شوند و ما شاهد واکنش ترکیب اسید و بازها خواهیم بود. همچنین نکته‌ی قابل توجهی که وجود دارد این است که این دو ماده شیمیایی با هم واکنش نشان می‌دهند و یک گاز ایجاد می‌کنند.
در ادامه زمانی که فضایی برای گاز درون کیسه وجود نداشته باشد در نتیجه کیسه منفجر خواهد شد. البته باید در نظر داشته باشید که از ترکیب این دو ماده دو نوع واکنش نیز به وجود می‌آید. این دو نوع واکنش که بر اساس تغییرات گرما وجود دارد، به نام‌های واکنش‌های گرماده و گرماگیر نام‌گذاری می‌شوند. آن دسته از واکنش‌هایی که در آن‌ها گرما تولید می‌شود را واکنش‌های گرماده می‌گویند. همچنین آن دسته از واکنش‌هایی که برای انجام آن‌ها گرما جذب می‌شود، به عنوان واکنش‌های گرماگیر تعریف می‌شوند. بنابراین، ترکیب سرکه و جوش‌شیرین که از ترکیب اسید و باز هستند یک واکنش گرماده می‌باشد.
توضیحات تکمیلی
بهتر است بدانید که سدیم‌کربنات به دو دسته‌ی سبک و سنگین تقسیم می‌شود که هر دو شکل آن کاربردهای متفاوتی دارد. این دو نوع ترکیب به لحاظ شیمیایی تفاوتی در ساختار مولکولی خود ندارد و از این لحاظ کاملاً یکسان هستند. تنها تفاوت آن‌ها در چگالی و اندازه‌ی کریستال‌های آن‌ها و در واقع خواص فیزیکی آن‌ها می‌باشد. همچنین نوع سبک این محصول یک پودر ریز سفید رنگ می‌باشد که بوی خاصی ندارد و چگالی آن نصف فرم سنگین آن است و در حدود 0/77 نیم گرم بر لیتر است. سدیم‌کربنات سبک حاوی کمتر از 0.5 درصد سدیم‌کلرید نیز می‌باشد.
اما بیش‌ترین کاربرد کربنات سدیم سنگین به عنوان ماده جامد است، به خصوص در ساخت شیشه و کاشی و سرامیک این مورد گویا است. استفاده از سدیم‌کربنات به طور سنتی به عنوان ماده شیمیایی در محلول مورد نیاز است. بد نیست بدانید که به طور کلی حدود 50% از کل تولید سدیم کربنات، در ساخت شیشه و مربوط به نوع سنگین آن بوده، 18% در ساخت سایر مواد شیمیایی و 10% در صابون‌ها و مواد شوینده و باقی آن در صنایع غذایی و دارویی استفاده می‌شود.
از نوع سبک‌تر سدیم‌کربنات که دارای چگالی کمتری می‌باشد و نوع سنگین آن که چگالی بیشتری دارد کاربردهای زیادی در علم و صنعت دارد. نوع سبک این ماده در صنعت نفت و گاز و نصفیه‌ی آب کاربردی است و نوع سنگین سدیم‌کربنات در صنعت تولید مواد شیمیایی استفاده می‌شود. به طور کلی می‌توان گفت که این محصول در تولیدات گوناگونی همچون:
- بی‌کرومات‌ها
- پاک‌کننده‌های پودری
- رنگدانه‌های آبی لاجوردی
- شیشه و سرامیک
- سیلیکات سدیم
سؤالات متداول
1- مضرات سدیم‌کربنات چیست؟
با توجه به مزایای بی‌شماری که سدیم‌کربنات دارد اما دارای مضراتی نیز می‌باشد که می‌توان به استنشاق این ماده اشاره نمود که باعث تحریک سیستم تنفسی، سرفه، تنگی نفس و ورم ریوی می شود. همچنین درصورت حمل نامناسب و یا نشت تصادفی، باعث خطراتی برای سلامتی و ایمنی انسان‌ها می شود. تماس چشمی نیز می‌تواند به قرینه چشم آسیب جدی وارد کند. اگر در خانه و یا سایر محیط‌ها از این ماده استفاده می‌کنید، مطمئن شوید در معرض گرد و غبار آن قرار نمی‌گیرید.
2- تولید سرکه چگونه انجام می‌شود؟
در رابطه با تولید سرکه بهتر است بدانید که به دو روش سریع و آهسته انجام می‌شود. در روش سریع با اضافه نمودن بچ سرکه به محیط تخمیر این نوع سرکه به راحتی تولید می‌شود. اما در روش آهسته قضیه کاملاً متفاوت است. چرا که در این روش طی چندین ماه و طی عملکرد استیک‌اسید باکتری‌ها اتانول به استیک‌اسید اکسید می‌شود.
3- محصول واکنش جوش‌شیرین و سرکه چه نوع گازی می‌باشد؟
محصول واکنش جوش‌شیرین و سرکه، گاز کربن دی اکسید است که حجم زیادی را اشغال می‌کند و با نبود فضای کافی باعث می‌شود کیسه منفجر شود.
