Η αντίδραση Briggs-Rauscher, γνωστή και ως «ταλαντευόμενο ρολόι», είναι μία από τις πιο κοινές επιδείξεις μιας αντίδρασης χημικού ταλαντωτή. Η αντίδραση αρχίζει όταν αναμιγνύονται τρία άχρωμα διαλύματα. Το χρώμα του προκύπτοντος μίγματος θα είναι ταλαντεύω ανάμεσα σε καθαρό, πορτοκαλί και βαθύ μπλε για περίπου 3-5 λεπτά. Το διάλυμα καταλήγει ως μπλε-μαύρο μίγμα.
Λύση A
Προστίθενται 43 g ιωδικού καλίου (ΚΙΟ3) σε ~ 800 mL απεσταγμένου νερού. Αναδεύστε σε 4,5 mL θειικό οξύ (Η2ΕΤΣΙ4). Συνεχίστε την ανάδευση μέχρι να διαλυθεί το ιωδιούχο κάλιο. Αραιώστε σε 1 L.
Λύση Β
Προστίθενται 15,6 g μηλονικού οξέος (HOOCCH2COOH) και 3,4 g μονοένυδρου θειικού μαγγανίου (MnSO4. H2Ο) έως ~ 800 mL αποσταγμένου νερού. Προσθέστε 4 g αμύλου vitex. Ανακατέψτε μέχρι να διαλυθεί. Αραιώστε σε 1 L.
Λύση C
Αραιώστε 400 mL 30% υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) έως 1 L.
Υλικά
- 300 mL από κάθε διάλυμα
- Ποτήρι ζέσεως 1 L
- ανακατεύοντας πλάκα
- μαγνητική ράβδο ανάδευσης
Διαδικασία
- Τοποθετήστε τη ράβδο ανάδευσης στο μεγάλο ποτήρι.
- Ρίχνουμε 300 mL από τα διαλύματα Α και Β στο ποτήρι ζέσεως.
- Ενεργοποιήστε την πλάκα ανάδευσης. Ρυθμίστε την ταχύτητα για να δημιουργήσετε μια μεγάλη δίνη.
- Προσθέστε 300 mL διαλύματος C στο ποτήρι ζέσεως. Βεβαιωθείτε ότι προσθέτετε το διάλυμα C μετά την ανάμιξη των λύσεων A + B ή αλλιώς η επίδειξη δεν θα λειτουργήσει. Απολαμβάνω!
Σημειώσεις
Αυτή η επίδειξη εξελίσσει το ιώδιο. Φορούν προστατευτικά γυαλιά και γάντια και να εκτελέσετε την επίδειξη σε έναν καλά αεριζόμενο χώρο, κατά προτίμηση κάτω από ένα καπό εξαερισμού. Να είστε προσεκτικοί όταν προετοιμασία των λύσεων, καθώς τα χημικά προϊόντα περιλαμβάνουν ισχυρά ερεθιστικά και οξειδωτικών παραγόντων.
Καθάρισε
Εξουδετερώστε το ιώδιο μειώνοντάς το σε ιωδιούχο. Προσθέστε ~ 10 g θειοθειικού νατρίου στο μείγμα. Ανακατέψτε μέχρι το μείγμα να γίνει άχρωμο. Η αντίδραση μεταξύ ιωδίου και θειοθειικού είναι εξώθερμη και το μίγμα μπορεί να είναι θερμό. Μόλις κρυώσει, το εξουδετερωμένο μείγμα μπορεί να πλυθεί με το νερό.
Η αντίδραση Briggs-Rauscher
IO3- + 2 Η2Ο2 + CH2(CO2Η)2 + Η+ -> ICH (CO2Η)2 + 2 Ο2 + 3 Η2Ο
Αυτή η αντίδραση μπορεί να χωριστεί σε δύο αντιδράσεων συστατικών:
IO3- + 2 Η2Ο2 + Η+ -> HOI + 2 O2 + 2 Η2Ο
Αυτή η αντίδραση μπορεί να συμβεί με μια ριζική διαδικασία η οποία ενεργοποιείται όταν εγώ- η συγκέντρωση είναι χαμηλή, ή από μια μη-διδακτική διαδικασία όταν η Ι- συγκέντρωση είναι υψηλή. Και οι δύο διεργασίες μειώνουν το ιωδικό σε υδρόφιλο οξύ. Η ριζική διαδικασία σχηματίζει το υπόλειμμα του οξέος με πολύ ταχύτερο ρυθμό από την μη διαδοτική διαδικασία.
Το προϊόν HOI της αντίδρασης του πρώτου συστατικού είναι ένα αντιδραστήριο στην αντίδραση του δεύτερου συστατικού:
HOI + CH2(CO2Η)2 -> ICH (CO2Η)2 + Η2Ο
Αυτή η αντίδραση αποτελείται επίσης από αντιδράσεις δύο συστατικών:
Εγώ- + HOI + Η+ -> Ι2 + Η2Ο
Εγώ2CH2(CO2Η)2 -> ICH2(CO2Η)2 + Η+ + Ι-
Το κεχριμπαρένιο χρώμα προκύπτει από την παραγωγή του Ι2. Το Ι2 μορφές λόγω της ταχείας παραγωγής της HOI κατά τη διάρκεια της ριζικής διαδικασίας. Όταν συμβαίνει η ριζική διαδικασία, η HOI δημιουργείται ταχύτερα από ότι μπορεί να καταναλωθεί. Μερικές από τις HOI χρησιμοποιούνται ενώ η περίσσεια μειώνεται κατά υπεροξείδιο του υδρογόνου σε Ι-. Η αύξηση του Ι- η συγκέντρωση φτάνει σε ένα σημείο στο οποίο αναλαμβάνει η μη διακονική διαδικασία. Ωστόσο, η μη διαδοχική διαδικασία δεν παράγει HOI σχεδόν τόσο γρήγορα όσο η ριζική διαδικασία, οπότε το κεχριμπαρένιο χρώμα αρχίζει να καθαρίζεται όσο εγώ2 καταναλώνεται πιο γρήγορα από ό, τι μπορεί να δημιουργηθεί. Τελικά η Ι- η συγκέντρωση πέφτει αρκετά χαμηλά για να ξεκινήσει εκ νέου η ριζική διαδικασία, οπότε ο κύκλος μπορεί να επαναληφθεί.
Το βαθύ μπλε χρώμα είναι το αποτέλεσμα του I- και εγώ2 δέσμευση στο άμυλο που υπάρχει στο διάλυμα.
Πηγή
ΣΙ. Z. Shakhashiri, 1985, Χημικές Επίδειξη: Ένα Εγχειρίδιο για Καθηγητές Χημείας, τομ. 2, σελ. 248-256.