با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم
۱- با توجه به تغییر رنگ کاغذ $\text{pH}$، در هر یک از شکل‌های زیر مشخص کنید که هر پاک‌کننده چه خاصیتی دارد؟
[تصاویر سرکه سفید، صابون، محلول سود و محلول جوهر نمک که کاغذ $\text{pH}$ در آن‌ها قرار داده شده است.]
پاسخ تشریحی و گام به گام با هم بیندیشیم صفحه 12 شیمی دوازدهم
کاغذ $\text{pH}$ که در این آزمایش استفاده شده، با توجه به محیطی که در آن قرار می‌گیرد، تغییر رنگ می‌دهد. به طور کلی:
* اگر کاغذ $\text{pH}$ به رنگ **قرمز** یا **نارنجی** درآید، محیط **اسیدی** است.
* اگر کاغذ $\text{pH}$ به رنگ **آبی** یا **سبز تیره** درآید، محیط **بازی** است.
### نتیجه‌گیری از تغییر رنگ کاغذ $\text{pH}$
1. **سرکه سفید (White Vinegar):**
* رنگ کاغذ $\text{pH}$: **قرمز** یا نارنجی.
* **خاصیت:** **اسیدی** (به دلیل داشتن استیک اسید، $\text{CH}_3\text{COOH}$). سرکه خود یک پاک‌کننده طبیعی برای رسوبات آهکی است.
2. **صابون (Soap):**
* رنگ کاغذ $\text{pH}$: **آبی** یا سبز.
* **خاصیت:** **بازی** (به دلیل آبکافت یون کربوکسیلات صابون ($ ext{RCOO}^-$) که یون $\text{OH}^-$ تولید می‌کند).
3. **محلول سود ($ ext{NaOH}$ Solution):**
* رنگ کاغذ $\text{pH}$: **آبی تیره** یا بنفش.
* **خاصیت:** **بازی قوی** (به دلیل انحلال سدیم هیدروکسید، $\text{NaOH}$, که یک باز قوی است).
4. **محلول جوهر نمک ($ ext{HCl}$ Solution):**
* رنگ کاغذ $\text{pH}$: **قرمز**.
* **خاصیت:** **اسیدی قوی** (به دلیل انحلال هیدروکلریک اسید، $\text{HCl}$, که یک اسید قوی است).
**نتیجه‌گیری درباره پاک‌کننده‌ها:** پاک‌کننده‌های رایج (مانند صابون و مواد شوینده قوی) اغلب **خاصیت بازی** دارند، زیرا بازها در تجزیه چربی‌ها و پروتئین‌ها بسیار مؤثر هستند.
با هم بیندیشیم شیمی دوازدهم
۲- نوعی پاک‌کننده که به شکل پودر عرضه می‌شود شامل مخلوط **سدیم هیدروکسید ($ ext{NaOH}$)** و **پودر آلومینیم ($ ext{Al}$)** است. این پاک‌کننده برای باز کردن مجاری مسدود شده در برخی وسایل و دستگاه‌های صنعتی استفاده می‌شود. با توجه به الگوی زیر به پرسش‌ها پاسخ دهید:
$$\text{Mixture of Aluminum and Sodium Hydroxide} + \text{Water} \longrightarrow \text{Hydrogen Gas} + \text{Other Products}$$
آ) توضیح دهید چرا از این پودر برای باز کردن لوله‌ها و مسیرهایی استفاده می‌شود که بر اثر ایجاد رسوب و تجمع چربی‌ها بسته شده‌اند؟
ب) از آنجا که این مخلوط با آب گرماده است، توضیح دهید این ویژگی چه اثری بر قدرت پاک‌کنندگی آن دارد؟
پ) تولید گاز چگونه قدرت پاک‌کنندگی این مخلوط را افزایش می‌دهد؟ توضیح دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام با هم بیندیشیم صفحه 12 شیمی دوازدهم
این پاک‌کننده‌ها نمونه‌ای از قوی‌ترین پاک‌کننده‌های شیمیایی هستند که در صنعت و منزل (به عنوان لوله‌بازکن) استفاده می‌شوند و از خواص شیمیایی و فیزیکی برای پاک‌سازی استفاده می‌کنند.
---
### آ) دلیل استفاده برای چربی و رسوب
این پاک‌کننده به دلیل وجود **سدیم هیدروکسید ($ ext{NaOH}$)** که یک **باز قوی** است، برای باز کردن مسیرهای مسدود شده با چربی و مواد آلی (مانند مو و پروتئین) استفاده می‌شود:
1. **واکنش با چربی (Saponification):** $ ext{NaOH}$ چربی‌ها را به **صابون** تبدیل می‌کند. صابون تولید شده خاصیت پاک‌کنندگی دارد و چربی را امولسیون کرده و حل می‌کند.
2. **واکنش با مواد آلی:** $ ext{NaOH}$ پروتئین‌ها (مانند مو) و سایر مواد آلی را آبکافت و حل می‌کند و انسداد را از بین می‌برد.
---
### ب) اثر گرمای تولید شده (واکنش گرماده)
واکنش $ ext{NaOH}$ و $ ext{Al}$ با آب، یک واکنش **گرماده** (Exothermic) است که گرمای زیادی تولید می‌کند:
$$2\text{Al}(\text{s}) + 2\text{NaOH}(\text{aq}) + 6\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \longrightarrow 2\text{Na}[\text{Al}(\text{OH})_4](\text{aq}) + 3\text{H}_2(\text{g}) + \text{Heat}$$
**اثر گرما:** گرمای تولید شده **قدرت پاک‌کنندگی را به شدت افزایش می‌دهد**:
1. **افزایش سرعت واکنش:** گرما، سرعت واکنش‌های شیمیایی (شامل صابونی شدن چربی) را افزایش می‌دهد.
2. **ذوب شدن چربی:** گرمای زیاد می‌تواند چربی‌های جامد تجمع یافته را **ذوب** کند. چربی مذاب راحت‌تر توسط صابون تولید شده امولسیون و شسته می‌شود.
---
### پ) اثر تولید گاز بر قدرت پاک‌کنندگی
تولید **گاز هیدروژن ($ ext{H}_2$)** در اثر واکنش $ ext{Al}$ و $ ext{NaOH}$، یک **عمل مکانیکی** به فرآیند پاک‌کنندگی اضافه می‌کند:
1. **ایجاد تلاطم:** حباب‌های گاز هیدروژن به صورت انفجاری و متلاطم در داخل لوله یا دستگاه مسدود شده شکل می‌گیرند.
2. **عملکرد مکانیکی:** این حباب‌ها، نیروی فیزیکی ایجاد می‌کنند که مانند یک **برس مکانیکی** عمل کرده و رسوبات چسبیده به دیواره لوله‌ها را جدا می‌کنند و باعث می‌شوند انسداد به سمت جلو رانده شود و مسیر باز گردد.
