Briggs-Rauscher反应,也称为“振荡时钟”,是化学振荡反应最常见的证明之一。当三种无色溶液混合在一起时,反应开始。所得混合物的颜色将在透明、琥珀色和深蓝色之间振荡约3-5分钟。溶液最终变成蓝黑色混合物。
向约800 mL蒸馏水中添加43 g碘酸钾(KIO3)。搅拌4.5毫升硫酸(H2SO4)。继续搅拌,直到碘酸钾溶解。稀释至1升。
向约800 mL蒸馏水中添加15.6 g丙二酸(HOOCCH2COOH)和3.4 g一水硫酸锰(MnSO4.H2O)。加入4克牡荆淀粉。搅拌直至溶解。稀释至1升。
将400毫升30%过氧化氢(H2O2)稀释至1升。
这一演示演变为碘。戴上安全护目镜和手套,在通风良好的房间进行演示,最好在通风罩下进行。配制溶液时要小心,因为化学品含有强烈的刺激物和氧化剂。
通过将碘还原为碘化物来中和碘。向混合物中添加约10 g硫代硫酸钠。搅拌直到混合物变为无色。碘和硫代硫酸盐之间的反应是放热的,混合物可能是热的。一旦冷却,中和后的混合物可用水冲洗至排水管。
IO3-+2 H2O2+CH2(CO2H)2+H+-->;ICH(CO2H)2+2 O2+3 H2O
该反应可分为两组分反应:
IO3-+2 H2O2+H+-->;HOI+2 O2+2 H2O
当I-浓度较低时,该反应可以通过自由基过程进行,当I-浓度较高时,该反应可以通过非自由基过程进行。这两种方法都将碘酸盐还原为次碘酸。自由基法生成次碘酸的速度比非自由基法快得多。
第一组分反应的HOI产物是第二组分反应中的反应物:
HOI+CH2(CO2H)2-->;ICH(CO2H)2+H2O
该反应还包括两个组分反应:
I-+HOI+H+-->;I2+H2O
I2CH2(CO2H)2-->;ICH2(CO2H)2+H++I-
琥珀色来自I2的生产。I2的形成是因为在自由基过程中快速产生HOI。当激进的过程发生时,HOI的生成速度快于它的消耗速度。使用部分HOI,同时通过过氧化氢将过量的HOI减少为I-。增加的I-浓度达到非自由基过程接管的点。然而,非自由基过程产生HOI的速度不如自由基过程快,因此,随着I2的消耗速度超过其生成速度,琥珀色开始变亮。最终,碘浓度下降到足以让自由基过程重新开始,这样循环就可以重复。
深蓝色是I-和I2与溶液中存在的淀粉结合的结果。
B.Z.Shakhashiri,1985,《化学演示:化学教师手册》,第2卷,第248-256页。
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