Reakcja oscylacyjna zmiany koloru Briggsa-Rauschera

GIPhotoStock / Getty Images

Reakcja Briggsa-Rauschera, znana również jako „zegar oscylacyjny”, jest jedną z najczęstszych demonstracji chemicznej reakcji oscylacyjnej. Reakcja rozpoczyna się po zmieszaniu trzech bezbarwnych roztworów. Kolor powstałej mieszaniny będzie oscylować między przezroczystym, bursztynowym i ciemnoniebieskim przez około 3-5 minut. Roztwór kończy się jako niebiesko-czarna mieszanina.

Rozwiązanie A

Dodać 43 g jodanu potasu (KIO).₃) do ~800 ml wody destylowanej. Wymieszać w 4,5 ml Kwas Siarkowy (H_dwaWIĘC₄). Kontynuuj mieszanie, aż jodan potasu się rozpuści. Rozcieńczyć do 1 l.

Rozwiązanie B

Dodaj 15,6 g kwasu malonowego (HOOCCH_dwaCOOH) i 3,4 g monohydratu siarczanu manganu (MnSO₄. H_dwaO) do ~800 ml wody destylowanej. Dodaj 4 g skrobi vitex. Mieszaj do rozpuszczenia. Rozcieńczyć do 1 l.

Rozwiązanie C

Rozcieńczyć 400 ml 30% nadtlenku wodoru (H_dwaO_dwa) do 1 litra.

Materiały

• 300 ml każdego roztworu
• 1 litrowa zlewka
• płyta mieszająca
• mieszadło magnetyczne

Procedura

1. Umieść mieszadło w dużej zlewce.
2. Wlej po 300 ml każdego z roztworów A i B do zlewki.
3. Włącz płytkę do mieszania. Dostosuj prędkość, aby wytworzyć duży wir.
4. Dodaj 300 ml roztworu C do zlewki. Pamiętaj, aby dodać roztwór C po zmieszaniu roztworów A + B, w przeciwnym razie demonstracja nie zadziała. Cieszyć się!

Uwagi

Ta demonstracja ewoluuje w jod. Nosićokulary ochronnei rękawice oraz przeprowadzić pokaz w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, najlepiej pod okapem. Zachowaj ostrożność, gdy przygotowanie rozwiązań , ponieważ chemikalia zawierają silne środki drażniące i utleniacze .

Sprzątać

Zneutralizuj jod, redukując go do jodku. Dodaj do mieszaniny ~10 g tiosiarczanu sodu. Mieszaj, aż mieszanina stanie się bezbarwna. Reakcja między jodem i tiosiarczanem jest egzotermiczna i mieszanina może być gorąca. Po ostygnięciu zobojętnioną mieszaninę można spłukać wodą.

Reakcja Briggsa-Rauschera

IO₃^-+ 2 godz_dwaO_dwa+ CH_dwa(WSPÓŁ_dwaH)_dwa+ H⁺--> ICH(CO_dwaH)_dwa+ 2 O_dwa+ 3 godz_dwaO

Tę reakcję można podzielić na dwie części reakcje składowe :

IO₃^-+ 2 godz_dwaO_dwa+ H⁺--> POWRÓT + 2 O_dwa+ 2 godz_dwaO

Ta reakcja może zachodzić w procesie radykalnym, który włącza się, gdy I^-stężenie jest niskie lub w nieradykalnym procesie, gdy I^-koncentracja jest wysoka. Oba procesy redukują jod do kwasu podjodowego. Proces rodnikowy tworzy kwas podjodowy znacznie szybciej niż proces nierodnikowy.

Produkt HOI reakcji pierwszego składnika jest reagentem w reakcji drugiego składnika:

HOI + TYLKO_dwa(WSPÓŁ_dwaH)_dwa--> ICH(CO_dwaH)_dwa+ H_dwaO

Ta reakcja składa się również z dwóch reakcji składowych:

I^-+ POWRÓT + H⁺--> ja_dwa+ H_dwaO

I_dwaCH_dwa(WSPÓŁ_dwaH)_dwa--> ja_dwa(WSPÓŁ_dwaH)_dwa+ H⁺+ ja^-

Bursztynowy kolor wynika z produkcji I_dwa. Ja_dwaformy z powodu szybkiej produkcji HOI podczas radykalnego procesu. Kiedy zachodzi proces radykalny, HOI powstaje szybciej, niż może zostać skonsumowane. Część HOI jest wykorzystywana, podczas gdy nadmiar zmniejsza się onadtlenek wodorudo mnie^-. Rosnące ja^-koncentracja osiąga punkt, w którym przejmuje nieradykalny proces. Jednak proces nieradykalny nie wytwarza HOI prawie tak szybko, jak proces radykalny, więc bursztynowy kolor zaczyna się rozjaśniać, jak ja_dwazużywa się szybciej, niż można go wytworzyć. Ostatecznie I^-stężenie spada na tyle nisko, że radykalny proces może się wznowić, aby cykl mógł się powtórzyć.

Głęboki niebieski kolor jest wynikiem I^-i ja_dwawiązanie ze skrobią obecną w roztworze.​

Źródło

B.Z. Shakashiri, 1985, Demonstracje chemiczne: Podręcznik dla nauczycieli chemii, tom. 2 , s. 248-256.