Briggs-Rauscherova reakce, známá také jako „oscilační hodiny“, je jednou z nejběžnějších demonstrací chemické oscilátorové reakce. Reakce začíná, když se smíchají tři bezbarvé roztoky. Barva výsledné směsi bude oscilovat mezi jasnou, žlutou a tmavě modrou po dobu asi 3-5 minut. Roztok končí jako modro-černá směs.
Řešení A
Přidá se 43 g jodičnanu draselného (KIO3) na ~ 800 ml destilované vody. Míchá se v 4,5 ml kyselina sírová (H2TAK4). Pokračujte v míchání, dokud se jodičnan draselný nerozpustí. Zřeďte na 1 L.
Řešení B
Přidá se 15,6 g kyseliny malonové (HOOCCH2COOH) a 3,4 g monohydrátu síranu manganatého (MnSO4. H2O) na ~ 800 ml destilované vody. Přidejte 4 g vitexového škrobu. Míchejte, dokud se nerozpustí. Zřeďte na 1 L.
Řešení C
Zřeďte 400 ml 30% peroxidu vodíku (H2Ó2) do 1 L.
Materiály
- 300 ml každého roztoku
- 1 kádinka
- míchací talíř
- magnetická míchací tyč
Postup
- Umístěte míchací tyč do velké kádinky.
- Nalijte do kádinky 300 ml každého z roztoků A a B.
- Zapněte míchací desku. Upravte rychlost a vytvořte velký vír.
- Do kádinky se přidá 300 ml roztoku C. Nezapomeňte přidat roztok C po smíchání roztoků A + B, jinak demonstrace nebude fungovat. Užívat si!
Poznámky
Tato demonstrace vyvíjí jód. Mít na sobě ochranné brýle a rukavice a proveďte demonstraci v dobře větrané místnosti, nejlépe pod kapotou. Buďte opatrní, když příprava řešení, protože chemikálie zahrnují silné dráždivé látky a oxidační činidla.
Uklidit
Neutralizujte jod redukcí na jodid. Ke směsi se přidá ~ 10 g thiosíranu sodného. Míchejte, dokud směs nestane bezbarvá. Reakce mezi jodem a thiosíranem je exotermická a směs může být horká. Po vychladnutí může být neutralizovaná směs vypuštěna do odtoku vodou.
Briggs-Rauscherova reakce
IO3- + 2 H2Ó2 + CH2(CO2H)2 + H+ -> ICH (CO2H)2 + 2 O2 + 3 H2Ó
Tato reakce může být rozdělena do dvou složky reakce:
IO3- + 2 H2Ó2 + H+ -> HOI + 2 O2 + 2 H2Ó
Tato reakce může nastat radikálním procesem, který se zapne, když já- koncentrace je nízká, nebo nonradickým procesem, když I- koncentrace je vysoká. Oba procesy redukují jodičnan na kyselinu jodovodíkovou. Radikální proces vytváří kyselinu hypo jodovou mnohem rychleji než neradikální proces.
HOI produkt reakce první složky je reakčním činidlem v reakci druhé složky:
HOI + CH2(CO2H)2 -> ICH (CO2H)2 + H2Ó
Tato reakce také sestává ze dvou komponentních reakcí:
Já- + HOI + H+ -> já2 + H2Ó
Já2CH2(CO2H)2 -> ICH2(CO2H)2 + H+ + Já-
Jantarová barva je výsledkem výroby I2. Já2 formy díky rychlé produkci HOI během radikálního procesu. Když dochází k radikálnímu procesu, HOI se vytváří rychleji, než je možné spotřebovat. Část HOI se používá, zatímco přebytek se snižuje o peroxid vodíku já-. Rostoucí já- koncentrace dosáhne bodu, ve kterém převezme nradikální proces. Avšak neradikální proces neprodukuje HOI téměř tak rychle jako radikální proces, takže jantarová barva začíná vyjasňovat, jak já2 je spotřebován rychleji, než je možné jej vytvořit. Nakonec jsem já- Koncentrace klesne dostatečně nízko, aby se radikálový proces restartoval, takže se cyklus může opakovat.
Tmavě modrá barva je výsledkem I- a já2 vazba na škrob přítomný v roztoku.
Zdroj
B. Z. Shakhashiri, 1985, Chemical Demonstrations: Příručka pro učitele chemie, roč. 2, str. 248-256.