Briggs-Rauscheri reaktsioon, tuntud ka kui "võnkuv kell", on keemilise ostsillaatori reaktsiooni kõige levinum näide. Reaktsioon algab kolme värvitu lahuse segamisel. Saadud segu värv muutub võnkuma läbipaistva, merevaigukollase ja tumesinise vahel umbes 3-5 minutit. Lahus moodustub sini-must seguna.
Lahendus A
Lisage 43 g kaaliumjodaati (KIO3) kuni umbes 800 ml destilleeritud vett. Segage 4,5 ml väävelhape (H2Nii4). Jätkake segamist, kuni kaaliumjodaat on lahustunud. Lahjendage 1 L-ni.
Lahendus B
Lisage 15,6 g maloonhapet (HOOCCH2COOH) ja 3,4 g mangaansulfaadi monohüdraati (MnSO4. H2O) kuni umbes 800 ml destilleeritud vett. Lisage 4 g Vitexi tärklist. Segage kuni lahustumiseni. Lahjendage 1 L-ni.
Lahus C
Lahjendage 400 ml 30% vesinikperoksiidi (H2O2) 1 L-ni.
Materjalid
- 300 ml igast lahusest
- 1 L keeduklaas
- segamisplaat
- magnetiline segamisriba
Protseduur
- Asetage segamisriba suurde keeduklaasi.
- Kallake keeduklaasi 300 ml lahust A ja B.
- Lülitage segamisplaat sisse. Suure keerise saamiseks seadke kiirus.
- Lisage keeduklaasi 300 ml lahust C. Pärast lahuste A + B segamist lisage kindlasti lahus C, vastasel juhul demonstratsioon ei toimi. Naudi!
Märkused
Selles demonstratsioonis eraldub jood. Kandke kaitseprillid ja kindad ning demonstreerige neid hästi ventileeritavas ruumis, eelistatavalt õhupuhasti all. Olge ettevaatlik, kui lahenduste ettevalmistamine, kuna kemikaalid sisaldavad tugevaid ärritajaid ja oksüdeerivad ained.
Korista ära
Neutraliseerige jood, redutseerides selle jodiidiks. Lisage segule ~ 10 g naatriumtiosulfaati. Segage, kuni segu muutub värvituks. Reaktsioon joodi ja tiosulfaadi vahel on eksotermiline ja segu võib olla kuum. Pärast jahtumist võib neutraliseeritud segu veega äravoolu kaudu pesta.
Briggsi-Rauscheri reaktsioon
IO3- + 2 H2O2 + CH2(CO2H)2 + H+ -> ICH (CO2H)2 + 2 O2 + 3 H2O
Selle reaktsiooni saab jagada kaheks komponentide reaktsioonid:
IO3- + 2 H2O2 + H+ -> HOI + 2 O2 + 2 H2O
See reaktsioon võib toimuda radikaalse protsessi abil, mis lülitatakse sisse siis, kui ma- kontsentratsioon on madal või mitteradikaalse protsessi abil, kui I- kontsentratsioon on kõrge. Mõlemad protsessid redutseerivad jodaadi hüpojoodhappeks. Radikaalne protsess moodustab hüpojoodhapet palju kiiremini kui mitteradikaalne protsess.
Esimese komponendi reaktsiooni HOI saadus on teise komponendi reaktsiooni reagent:
HOI + CH2(CO2H)2 -> ICH (CO2H)2 + H2O
See reaktsioon koosneb ka kahest komponendist:
Mina- + HOI + H+ -> mina2 + H2O
Mina2CH2(CO2H)2 -> ICH2(CO2H)2 + H+ + I-
Merevaikvärv tuleneb toote I tootmisest2. Mina2 vormid, kuna radikaalse protsessi käigus toodetakse HOI kiiresti. Kui radikaalne protsess toimub, luuakse HOI kiiremini kui seda saab tarbida. Osa HOI-st kasutatakse, samas kui ülejääki vähendatakse 5% vesinikperoksiidi I juurde-. Suurenev I- kontsentratsioon jõuab punkti, kus mitteradikaalne protsess võtab üle. Mitteradikaalne protsess ei anna HOI-d peaaegu sama kiiresti kui radikaalne protsess, nii et merevaigukollane värv hakkab selgeks minema2 tarbitakse kiiremini kui seda saab luua. Lõpuks mina- kontsentratsioon langeb radikaalse protsessi taaskäivitamiseks piisavalt madalale, et tsükkel saaks korrata.
Sügav sinine värv on tulemuse I tulemus- ja mina2 seostumine lahuses oleva tärklisega.
Allikas
B. Z. Shakhashiri, 1985, Keemilised demonstratsioonid: käsiraamat keemia õpetajatele, vol. 2, lk. 248-256.