Wissenschaft

Briggs-Rauscher Oszillierende Farbwechselreaktion

Die Briggs-Rauscher-Reaktion, auch als „oszillierende Uhr“ bekannt, ist eine der häufigsten Demonstrationen einer chemischen Oszillatorreaktion. Die Reaktion beginnt, wenn drei farblose Lösungen miteinander vermischt werden. Die Farbe der resultierenden Mischung schwankt etwa 3-5 Minuten lang zwischen klar, bernsteinfarben und tiefblau. Die Lösung ergibt eine blauschwarze Mischung.

Lösung A.

43 g Kaliumiodat (KIO 3 ) zu ~ 800 ml destilliertem Wasser geben. 4,5 ml Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) einrühren . Rühren Sie weiter, bis sich das Kaliumjodat aufgelöst hat. Auf 1 l verdünnen.

Lösung B.

15,6 g Malonsäure (HOOCCH 2 COOH) und 3,4 g Mangansulfatmonohydrat (MnSO 4. H 2 O) werden zu ~ 800 ml destilliertem Wasser gegeben. 4 g Vitex-Stärke hinzufügen. Rühren, bis sich aufgelöst hat. Auf 1 l verdünnen.

Lösung C.

400 ml 30% iges Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 ) werden auf 1 l verdünnt.

Materialien

  • 300 ml jeder Lösung
  • 1 l Becherglas
  • Rührplatte
  • Magnetrührstab

Verfahren

  1. Stellen Sie den Rührstab in das große Becherglas.
  2. Gießen Sie jeweils 300 ml der Lösungen A und B in das Becherglas.
  3. Schalten Sie die Rührplatte ein. Passen Sie die Geschwindigkeit an, um einen großen Wirbel zu erzeugen.
  4. 300 ml Lösung C in das Becherglas geben. Stellen Sie sicher, dass Sie nach dem Mischen der Lösungen A + B Lösung C hinzufügen, da sonst die Demonstration nicht funktioniert. Genießen!

Anmerkungen

Diese Demonstration entwickelt Jod. Tragen Sie eine Schutzbrille und Handschuhe und führen Sie die Demonstration in einem gut belüfteten Raum durch, vorzugsweise unter einer Lüftungshaube. Seien Sie vorsichtig bei der Herstellung der Lösungen. da die Chemikalien starke Reizstoffe und Oxidationsmittel enthalten .

Aufräumen

Neutralisieren Sie das Jod, indem Sie es zu Jodid reduzieren. Fügen Sie ~ 10 g Natriumthiosulfat zu der Mischung hinzu. Rühren, bis die Mischung farblos wird. Die Reaktion zwischen Jod und Thiosulfat ist exotherm und die Mischung kann heiß sein. Nach dem Abkühlen kann die neutralisierte Mischung mit Wasser in den Abfluss gespült werden.

Die Briggs-Rauscher-Reaktion

IO 3 + 2 H 2 O 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 + H + -> ICH (CO 2 H) 2 + 2 O 2 + 3 H 2 O.

Diese Reaktion kann in zwei Komponentenreaktionen unterteilt werden :

IO 3 + 2 H 2 O 2 + H + -> HOI + 2 O 2 + 2 H 2 O.

Diese Reaktion kann durch einen Rest Prozess auftreten , die , wenn I eingeschaltet wird Konzentration niedrig ist , oder durch einen nicht – radikalischen Prozess , wenn die I Konzentration hoch ist. Beide Prozesse reduzieren Jodat zu hypoiodischer Säure. Der radikalische Prozess bildet hypoiodische Säure mit einer viel schnelleren Geschwindigkeit als der nichtradikale Prozess.

Das HOI-Produkt der Reaktion der ersten Komponente ist ein Reaktant in der Reaktion der zweiten Komponente:

HOI + CH 2 (CO 2 H) 2 -> ICH (CO 2 H) 2 + H 2 O.

Diese Reaktion besteht ebenfalls aus Zweikomponentenreaktionen:

I + HOI + H + -> I 2 + H 2 O.

I 2 CH 2 (CO 2 H) 2 -> ICH 2 (CO 2 H) 2 + H + + I

Die bernsteinfarbene Farbe ergibt sich aus der Herstellung des I 2 . Das I 2 bildet sich aufgrund der schnellen Produktion von HOI während des Radikalprozesses. Wenn der radikale Prozess stattfindet, wird HOI schneller erzeugt, als es verbraucht werden kann. Ein Teil des HOI wird verwendet, während der Überschuss durch Wasserstoffperoxid auf I reduziert wird . Die zunehmende I Konzentration erreicht einen Punkt, an dem der nichtradikale Prozess übernimmt. Der nichtradikale Prozess erzeugt jedoch nicht annähernd so schnell einen HOI wie der radikalische Prozess, so dass die bernsteinfarbene Farbe zu klären beginnt, wenn I 2 schneller verbraucht wird, als es erzeugt werden kann. Schließlich fällt die I Konzentration so niedrig ab, dass der Radikalprozess neu gestartet werden kann, damit sich der Zyklus wiederholen kann.

Die tiefblaue Farbe ist das Ergebnis der Bindung von I und I 2 an die in der Lösung vorhandene Stärke.

Quelle

BZ Shakhashiri, 1985, Chemische Demonstrationen: Ein Handbuch für Chemielehrer, vol. 2 , S. 248-256.

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