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 wird oszillieren zwischen klar, bernsteinfarben und tiefblau für ca. 3-5 Minuten. Die Lösung ergibt eine blauschwarze Mischung.
Lösung A.
43 g Kaliumjodat (KIO) hinzufügen3) auf ~ 800 ml destilliertes Wasser. 4,5 ml einrühren Schwefelsäure (H.2SO4). Rühren Sie weiter, bis sich das Kaliumjodat aufgelöst hat. Auf 1 l verdünnen.
Lösung B.
15,6 g Malonsäure (HOOCCH) zugeben2COOH) und 3,4 g Mangansulfatmonohydrat (MnSO4. H.2O) auf ~ 800 ml destilliertes Wasser. 4 g Vitex-Stärke hinzufügen. Rühren, bis sich aufgelöst hat. Auf 1 l verdünnen.
Lösung C.
400 ml 30% iges Wasserstoffperoxid (H) werden verdünnt2Ö2) bis 1 L.
Materialien
- 300 ml jeder Lösung
- 1 l Becherglas
- Rührplatte
- Magnetrührstab
Verfahren
- Stellen Sie den Rührstab in das große Becherglas.
- Gießen Sie jeweils 300 ml der Lösungen A und B in das Becherglas.
- Schalten Sie die Rührplatte ein. Passen Sie die Geschwindigkeit an, um einen großen Wirbel zu erzeugen.
- 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 Schutzbrillen und Handschuhe und führen Sie die Demonstration in einem gut belüfteten Raum durch, vorzugsweise unter einer Belüftungshaube. Seien Sie vorsichtig, wenn Vorbereitung der Lösungen, da die Chemikalien starke Reizstoffe enthalten und Oxidationsmittel.
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
IO3- + 2 H.2Ö2 + CH2(CO2H)2 + H.+ -> ICH (CO2H)2 + 2 O.2 + 3 H.2Ö
Diese Reaktion kann in zwei Teile geteilt werden Komponentenreaktionen:
IO3- + 2 H.2Ö2 + H.+ -> HOI + 2 O.2 + 2 H.2Ö
Diese Reaktion kann durch einen radikalischen Prozess erfolgen, der bei I eingeschaltet wird- Konzentration ist niedrig oder durch einen nichtradikalen Prozess, wenn die I.- Konzentration ist hoch. 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 + CH2(CO2H)2 -> ICH (CO2H)2 + H.2Ö
Diese Reaktion besteht ebenfalls aus Zweikomponentenreaktionen:
ich- + HOI + H.+ -> ich2 + H.2Ö
ich2CH2(CO2H)2 -> ICH2(CO2H)2 + H.+ + I.-
Die Bernsteinfarbe ergibt sich aus der Herstellung des I.2. Das i2 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 um reduziert wird Wasserstoffperoxid zu mir-. Das zunehmende Ich- Die Konzentration erreicht einen Punkt, an dem der nichtradikale Prozess die Kontrolle übernimmt. Der nichtradikale Prozess erzeugt jedoch nicht annähernd so schnell einen HOI wie der radikalische Prozess, so dass die bernsteinfarbene Farbe zu klären beginnt wie ich2 wird schneller verbraucht als es erstellt werden kann. Irgendwann das ich- Die Konzentration sinkt so niedrig, dass der radikalische Prozess erneut gestartet werden kann, damit sich der Zyklus wiederholen kann.
Die tiefblaue Farbe ist das Ergebnis des I.- und ich2 Bindung an die in der Lösung vorhandene Stärke.
Quelle
B. B. Z. Shakhashiri, 1985, Chemische Demonstrationen: Ein Handbuch für Chemielehrer, vol. 2, pp. 248-256.