Briggs-Rauscherova reakcia, známa tiež ako „oscilačné hodiny“, je jednou z najbežnejších demonštrácií chemickej oscilátorovej reakcie. Reakcia sa začína zmiešaním troch bezfarebných roztokov. Farba výslednej zmesi bude oscilujú medzi jasnou, jantárovou a tmavomodrou asi 3-5 minút. Roztok končí ako modro-čierna zmes.
Riešenie A
Pridá sa 43 g jodičnanu draselného (KIO3) až ~ 800 ml destilovanej vody. Mieša sa v 4,5 ml kyselina sírová (H2SO4). Pokračujte v miešaní až do rozpustenia jodičnanu draselného. Zriediť na 1 L.
Roztok B
Pridá sa 15,6 g kyseliny malónovej (HOOCCH2COOH) a 3,4 g monohydrátu síranu manganičitého (MnSO4. H2O) na ~ 800 ml destilovanej vody. Pridajte 4 g vitexového škrobu. Mieša sa do rozpustenia. Zriediť na 1 L.
Riešenie C
Zrieďte 400 ml 30% peroxidu vodíka (H2O2) do 1 L.
materiály
- 300 ml každého roztoku
- 1 kadička
- miešacia doska
- magnetická miešacia tyčinka
procedúra
- Vložte miešaciu tyčinku do veľkej kadičky.
- Do kadičky nalejte vždy 300 ml roztoku A a B.
- Zapnite miešaciu dosku. Upravte rýchlosť tak, aby sa vytvoril veľký vír.
- Do kadičky sa pridá 300 ml roztoku C. Nezabudnite pridať roztok C po zmiešaní roztokov A + B, inak demonštrácia nebude fungovať. Užite si to!
Poznámky
Táto demonštrácia vyvíja jód. opotrebenie bezpečnostné okuliare a rukavice a predvádzajte v dobre vetranej miestnosti, najlepšie pod vetracím vekom. Buďte opatrní, keď príprava roztokov, pretože medzi chemikálie patria silné dráždivé látky a oxidačné činidlá.
Vyčistiť
Neutralizujte jód redukciou na jodid. K zmesi sa pridá ~ 10 g tiosíranu sodného. Mieša sa, až kým nebude zmes bezfarebná. Reakcia medzi jódom a tiosíranom je exotermická a zmes môže byť horúca. Po ochladení môže byť neutralizovaná zmes vypustená z odtoku vodou.
Briggs-Rauscherova reakcia
IO3- + 2 H2O2 + CH2(CO2H)2 + H+ -> ICH (CO2H)2 + 2 O2 + 3 H2O
Túto reakciu je možné rozdeliť na dve zložky reakcie:
IO3- + 2 H2O2 + H+ -> HOI + 2 O2 + 2 H2O
Táto reakcia môže nastať radikálnym procesom, ktorý sa spustí, keď I- Koncentrácia je nízka alebo netrickým spôsobom, keď je I- koncentrácia je vysoká. Obidva procesy redukujú jodičnan na kyselinu jódovodíkovú. Radikálny proces vytvára kyselinu hypo-jodovú oveľa rýchlejšie ako v prípade nerádskeho procesu.
HOI produkt reakcie prvej zložky je reaktant v reakcii druhej zložky:
HOI + CH2(CO2H)2 -> ICH (CO2H)2 + H2O
Táto reakcia tiež pozostáva z dvojzložkových reakcií:
ja- + HOI + H+ -> I2 + H2O
ja2CH2(CO2H)2 -> ICH2(CO2H)2 + H+ + I-
Jantárová farba je výsledkom výroby I2. Ja2 formy kvôli rýchlej produkcii HOI počas radikálneho procesu. Keď nastane radikálny proces, HOI sa vytvára rýchlejšie, ako sa dá spotrebovať. Časť HOI sa používa, zatiaľ čo prebytok sa znižuje o peroxid vodíka na ja-. Zvyšujúce sa I- koncentrácia dosiahne bod, v ktorom prebehne netrický proces. Neradikálny proces však neprodukuje HOI takmer tak rýchlo ako radikálny proces, takže jantárová farba začína byť číra, keď2 sa spotrebúva rýchlejšie, ako sa dá vytvoriť. Nakoniec som- koncentrácia klesá dostatočne nízko na to, aby sa radikálny proces reštartoval, aby sa cyklus mohol opakovať.
Tmavo modrá farba je výsledkom I- a ja2 väzba na škrob prítomný v roztoku.
zdroj
B. Z. Shakhashiri, 1985, Chemické ukážky: Príručka pre učiteľov chémie, roč. 2, str. 248-256.