Chemické pokusy/Oscilační reakce (modifikovaná Bělousova-Žabotinského)
| Oscilační reakce | |
| Chemikálie | Jodičnan draselný (KIO3), kyselina sírová (H2SO4) konc., kyselina malonová (C3H4O4), síran manganatý (MnSO4.H2O), škrob, peroxid vodíku (H2O2) |
|---|---|
| Pomůcky | 3 kádinky (150 ml), kádinka (250 ml) |
| Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Popis
[editovat | editovat zdroj]Při oscilačních reakcích dochází k periodickým změnám koncentrace jedné nebo více reakčních komponent. Obvykle jde o složité systémy následných reakcí, jejichž produkty jsou zároveň výchozími látkami pro celý cyklus, který se periodicky opakuje, tedy osciluje.
Bělousova-Žabotíneského oscilace je jedna z nejlépe prozkoumaných.
Během oscilací dochází k oxidaci organické kyseliny, u nás konkrétně kyseliny malonové, bromičnanem za katalýzy ionty ceru. Bromičnan v reakci slouží jako zdroj bromu, který je následně spotřebováván reakcí s kyselinou malonovou za vzniku bromidových iontů.
Samotné oscilace, tedy změny koncentrace reaktantů, můžeme pozorovat pomocí redoxního indikátoru ferroinu (roztok síranu tris(1,10-fenantrholinu)železnatého). Pokud v reakci vzniká ceričitý kation, dochází zároveň k oxidaci železnatého kationtu ferroinu na železitý kation, což je doprovázeno barevnou změnou roztoku z červené na modrou.
Naopak při regeneraci (obnově) ceritého kationtu se železitý kation redukuje zpět na železnatý a dochází tak ke znovu zbarvení roztoku na červenou. Výsledné zbarvení roztoku není pouze červené či modré, ale je ovlivněno žlutým zbarvením ceričitého kationtu.
Zjednodušené rovnice reakcí:
- 2 BrO -
3 + 3 CH2(COOH)2 + 2 H+ → 2 BrCH(COOH)2 + 4 H2O + 3 CO2 - BrO -
3 + 2 Br− + 3 CH2(COOH)2 + 3 H+ → 3 BrCH(COOH)2 + 3 H2O - BrO -
3 + 4 Ce3+ + CH2(COOH)2 + 5 H+ → BrCH(COOH)2 + 3 H2O + 4 Ce4+
Postup
[editovat | editovat zdroj]- Roztok A: v 70 ml vody rozpustíme 4,3 g jodičnanu draselného, přidáme 0,5 ml koncentrované kyseliny sírové a doplníme vodou na objem 100 ml.
- Roztok B: smícháme 1,56 g kyseliny malonové a roztok škrobu ve vodě a dolním na objem 100 ml.
- Roztok škrobu připravíme povařením suspenze rozpuštěného škrobu ve vodě.
- Roztok C: 40 ml koncentrovaného peroxidu vodíku zředíme na objem 100 ml.
- V kádince smícháme nejprve roztok A s roztokem B, promícháme a přidáme roztok C.
- Smíchané roztoky by měly periodicky měnit zbarvení ze žluté na tmavě modrou. Reakce by měla oscilovat 3-5 minut.