Briggs-Rauscher oscillerende fargeendringsreaksjon

GIPhotoStock / Getty Images

Briggs-Rauscher-reaksjonen, også kjent som 'den oscillerende klokken', er en av de vanligste demonstrasjonene av en kjemisk oscillatorreaksjon. Reaksjonen starter når tre fargeløse løsninger blandes sammen. Fargen på den resulterende blandingen vil svinge mellom klar, gul og dyp blå i ca. 3-5 minutter. Løsningen ender opp som en blå-svart blanding.

Løsning A

Tilsett 43 g kaliumjodat (KIO).₃) til ~800 ml destillert vann. Rør inn 4,5 ml svovelsyre (H_toSÅ₄). Fortsett å røre til kaliumjodatet er oppløst. Fortynn til 1 L.

Løsning B

Tilsett 15,6 g malonsyre (HOOCCH_toCOOH) og 3,4 g mangansulfatmonohydrat (MnSO₄. H_toO) til ~800 ml destillert vann. Tilsett 4 g vitex-stivelse. Rør til det er oppløst. Fortynn til 1 L.

Løsning C

Fortynn 400 ml 30 % hydrogenperoksid (H_toO_to) til 1 L.

Materialer

• 300 ml av hver løsning
• 1 L beger
• røreplate
• magnetisk rørestang

Fremgangsmåte

1. Plasser rørestangen i det store begerglasset.
2. Hell 300 ml hver av løsningene A og B i begerglasset.
3. Slå på røreplaten. Juster hastigheten for å produsere en stor virvel.
4. Tilsett 300 mL løsning C i begerglasset. Sørg for å tilsette løsning C etter å ha blandet løsningene A + B, ellers vil demonstrasjonen ikke fungere. Nyt!

Notater

Denne demonstrasjonen utvikler jod. Ha påsikkerhetsbrillerog hansker og utfør demonstrasjonen i et godt ventilert rom, gjerne under ventilasjonshette. Vær forsiktig når utarbeider løsningene , da kjemikaliene inkluderer sterke irriterende stoffer og oksidasjonsmidler .

Rydde opp

Nøytraliser jodet ved å redusere det til jodid. Tilsett ~10 g natriumtiosulfat til blandingen. Rør til blandingen blir fargeløs. Reaksjonen mellom jod og tiosulfat er eksoterm og blandingen kan være varm. Når den er avkjølt, kan den nøytraliserte blandingen vaskes ned i avløpet med vann.

Briggs-Rauscher-reaksjonen

IO₃^-+ 2 H_toO_to+ CH_to(CO_toH)_to+ H⁺-> ICH (CO_toH)_to+ 2 O_to+ 3 H_toO

Denne reaksjonen kan deles i to komponentreaksjoner :

IO₃^-+ 2 H_toO_to+ H⁺--> RETURN + 2 O_to+ 2 H_toO

Denne reaksjonen kan oppstå ved en radikal prosess som slås på når jeg^-konsentrasjonen er lav, eller ved en ikke-radikal prosess når I^-konsentrasjonen er høy. Begge prosessene reduserer jodat til hypojodsyre. Den radikale prosessen danner hypojodsyre med en mye raskere hastighet enn den ikke-radikale prosessen.

HOI-produktet fra den første komponentreaksjonen er en reaktant i den andre komponentreaksjonen:

KUN HOI +_to(CO_toH)_to-> ICH (CO_toH)_to+ H_toO

Denne reaksjonen består også av to komponentreaksjoner:

Jeg^-+ TILBAKE + H⁺--> jeg_to+ H_toO

Jeg_toCH_to(CO_toH)_to--> jeg_to(CO_toH)_to+ H⁺+ jeg^-

Ravfargen er et resultat av produksjonen av I_to. Jeg_todannes på grunn av den raske produksjonen av HOI under den radikale prosessen. Når den radikale prosessen skjer, skapes HOI raskere enn det kan konsumeres. Noe av HOI brukes mens overskudd reduseres medhydrogenperoksidtil jeg^-. Den økende I^-konsentrasjonen når et punkt der den ikke-radikale prosessen tar over. Imidlertid produserer ikke den ikke-radikale prosessen HOI på langt nær så raskt som den radikale prosessen, så ravfargen begynner å bli klar når jeg_toforbrukes raskere enn det kan lages. Til slutt I^-konsentrasjonen faller lavt nok til at den radikale prosessen starter på nytt slik at syklusen kan gjenta seg selv.

Den dype blå fargen er resultatet av I^-og jeg_tobindes til stivelsen i løsningen

Kilde

B. Z. Shakashiri, 1985, Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry, vol. 2 s. 248-256.