Brigsa-Raušera reakcija, kas pazīstama arī kā “oscilējošais pulkstenis”, ir viens no visizplatītākajiem ķīmisko oscilatoru reakciju paraugiem. Reakcija sākas pēc trīs bezkrāsainu šķīdumu sajaukšanas. Iegūtā maisījuma krāsa būs svārstās starp dzidru, dzeltenu un dziļi zilu krāsu apmēram 3–5 minūtes. Šķīdumu iegūst kā zili-melnu maisījumu.
A risinājums
Pievienojiet 43 g kālija jodāta (KIO3) līdz ~ 800 ml destilēta ūdens. Iemaisa 4,5 ml sērskābe (H2SO4). Turpiniet maisīšanu, līdz kālija jodāts ir izšķīdis. Atšķaida līdz 1 l.
B risinājums
Pievienojiet 15,6 g malonskābes (HOOCCH2COOH) un 3,4 g mangāna sulfāta monohidrāta (MnSO4. H2O) līdz ~ 800 ml destilēta ūdens. Pievienojiet 4 g vitex cietes. Maisa, līdz izšķīst. Atšķaida līdz 1 l.
C risinājums
Atšķaida 400 ml 30% ūdeņraža peroksīda (H2O2) līdz 1 L.
Materiāli
- 300 ml katra šķīduma
- 1 L vārglāze
- maisīšanas plāksne
- magnētiskā maisīšanas josla
Procedūra
- Ievietojiet maisīšanas stieni lielajā vārglāzē.
- Katlā vārglāzē ielej 300 ml katra šķīduma A un B.
- Ieslēdziet maisīšanas plāksni. Pielāgojiet ātrumu, lai iegūtu lielu virpuļplūsmu.
- Mērglāzē pievieno 300 ml šķīduma C. Pēc A + B šķīdumu sajaukšanas noteikti pievienojiet šķīdumu C, pretējā gadījumā demonstrācija nedarbosies. Izbaudi!
Piezīmes
Šajā demonstrācijā attīsta jodu. Nēsājiet aizsargbrilles cimdus un demonstrāciju labi vēdināmā telpā, vēlams zem ventilācijas pārsega. Esiet piesardzīgs, kad risinājumu sagatavošana, jo ķīmiskās vielas satur spēcīgus kairinātājus un oksidētāji.
Satīrīt
Neitralizējiet jodu, reducējot to uz jodīdu. Maisījumam pievieno ~ 10 g nātrija tiosulfāta. Maisa, līdz maisījums kļūst bezkrāsains. Reakcija starp jodu un tiosulfātu ir eksotermiska, un maisījums var būt karsts. Tiklīdz atdzisis, neitralizēto maisījumu var mazgāt kanalizācijā ar ūdeni.
Brigga-Raušera reakcija
IO3- + 2 H2O2 + CH2(CO2H)2 + H+ -> ICH (CO2H)2 + 2 O2 + 3 H2O
Šo reakciju var sadalīt divās daļās komponentu reakcijas:
IO3- + 2 H2O2 + H+ -> HOI + 2 O2 + 2 H2O
Šī reakcija var notikt ar radikālu procesu, kas tiek ieslēgts, kad es- koncentrācija ir zema, vai arī izmantojot neradikālu procesu, kad- koncentrācija ir augsta. Abi procesi samazina jodātu līdz hipoīdā skābei. Radikālais process veido hipoidālo skābi daudz ātrāk nekā neradikālais process.
Pirmās sastāvdaļas reakcijas HOI produkts ir reaģents otrajā komponentā:
HOI + CH2(CO2H)2 -> ICH (CO2H)2 + H2O
Šī reakcija sastāv arī no divām sastāvdaļām:
Es- + HOI + H+ -> es2 + H2O
Es2CH2(CO2H)2 -> ICH2(CO2H)2 + H+ + Es-
Dzintara krāsa rodas, ražojot I2. Es2 veidojas tāpēc, ka radikālā procesa laikā notiek strauja HOI ražošana. Kad notiek radikāls process, HOI tiek izveidots ātrāk, nekā to var patērēt. Daļa HOI tiek izmantota, savukārt pārpalikums tiek samazināts par ūdeņraža peroksīds uz I-. Pieaugošais es- koncentrācija sasniedz punktu, kurā notiek neradikālā procesa pārņemšana. Tomēr neradikālais process neizraisa HOI gandrīz tikpat ātri kā radikālais process, tāpēc dzintara krāsa sāk dzist, jo es2 tiek patērēts ātrāk, nekā to var izveidot. Galu galā es- koncentrācija pazeminās pietiekami zemu, lai radikālais process varētu atsākties, lai cikls varētu atkārtoties.
Dziļi zilā krāsa ir I rezultāts- un es2 saistīšanās ar cieti, kas atrodas šķīdumā.
Avots
B. Z. Šahaširi, 1985. gads Ķīmiskās demonstrācijas: rokasgrāmata ķīmijas skolotājiem, sēj. 2, lpp. 248-256.