Phản ứng briggs rauscher chuyển đổi màu thuận nghịch

Phản ứng Briggs-Rauscher chuyển đổi màu
thuận nghịch
Giới thiệu
Phản ứng Briggs-Rauscher, còn được biết
đến dưới cái tên "đồng hồ chuyển đổi màu
thuận nghịch", là một trong những ví dụ
minh họa phổ biến nhất của một phản ứng
thuận nghịch. Phản ứng bắt đầu khi 3 dung
dich không màu kết hợp với nhau. Kết quả
là màu sắc của hỗn hợp sẽ thay đổi một
cách tuần hoàn từ không màu, màu hổ phách và xanh dương
đậm trong khoảng thời gian 3- 5 phút. Dung dịch cuối cùng kết
thúc với màu xanh đen.
Nguyên vật liệu


Dung dịch A:

Thêm 43g iodat kali (KIO3) với khoảng 800 mL nước cất.
Khuấy trong 4,5 ml acid sulfuric H2SO4. Tiếp tục khuấy cho đến
khi KIO3 tan hoàn toàn. Pha loãng thêm vừa đủ 1 lít.


Dung dịch B:

Thêm 15,6g acid malonic (HOOCCH2COOH) và 3,4 g
manganese sulfate monohydrate (MnSO4 . H2O) với khoảng 800
ml nước cất. Thêm 4g tinh bột. Khuấy cho đến khi tan hoàn
toàn. Pha loãng đến 1 lít.



Dung dịch C:

Pha loãng 400 ml dung dịch hydrogen peroxide (H2O2) 30% đến
1 lít.
Bạn sẽ cần:
300ml cho mỗi dung dịch
Cốc thủy tinh 1 lít
Cá từ
Bếp khuấy từ.
Các bước tiến hành
1. Cho cá từ vào trong cốc thủy tinh.
2. Đổ 300ml dung dich A và B vào trong cốc thủy tinh.
3. Bật máy khuấy, điều chỉnh tốc độ khuấy đủ cho quá trình
trộn.
4. Thêm 300 ml dung dịch C vào cốc thủy tinh. Phải chắc
chắn là thêm dung dịch C sau khi đã trộn lẫn dung dịch A
và B, nếu không phản ứng sẽ không xảy ra.
Lưu ý
Ví dụ minh họa này tạo ra iod. Nên cần mang kính bảo hộ an
toàn, đeo găng tay và thực hiện thí nghiệm trong phòng được
thông gió tốt, đặc biệt là dưới phần miếng đệm hệ thống thông
hơi. Cần quan tâm khi chuẩn bị dung dịch bởi vì hóa chất bao
gồm nhiều chất kích thích dị ứng và những chất oxy hóa mạnh
mẽ.


Thu dọn sau thí nghiệm
Trung hòa Iot bằng việc chuyển hóa nó thành iođua. Thêm

khoảng 10g natri thiosunfat Na2S2O3 vào hỗn hợp. Khuấy đều
cho đến khi dung dịch pha trộn trở nên không màu. Phản ứng
giữa Iot và thiosunfat là toả nhiệt và dung dịch pha trộn có thể
nóng. Để làm giảm nhiệt, có thể rửa dung dịch trung hòa này
bằng nước.
Phản ứng Briggs-Rauscher
IO3- + 2 H2O2 + CH2(CO2H)2 + H+ --> ICH(CO2H)2 + 2 O2 + 3
H2O
Phản ứng này có thể bị biến đổi thành 2 phản ứng thành phần:
IO3- + 2 H2O2 + H+ --> HOI + 2 O2 + 2 H2O
Phản ứng này có thể xuất hiện bởi một chuỗi gốc hóa học được
tạo ra khi nồng độ I- thấp, hoặc bởi ko phải chuỗi gốc hóa học
khi I- có nồng độ cao. Cả hai quá trình đều chuyển iodat thành
acid hypoiodous. Acid hypoiodous tạo ra từ quá trình gốc hóa
học với tốc độ nhanh hơn so với quá trình không có gốc hóa học.
Sản phẩm HOI từ phản ứng thành phần đầu tiên là một chất
phản ứng trong phản ứng thành phần thứ hai:
HOI + CH2(CO2H)2 --> ICH(CO2H)2 + H2O
Phản ứng này cung bao gồm 2 phản ứng thành phần:
I- + HOI + H+ --> I2 + H2O
I2CH2(CO2H)2 --> ICH2(CO2H)2 + H+ + I-


Kết quả dung dịch có màu hổ phách là do sự tạo ra I2. I2 hình
thành bởi sự xuất hiện nhanh chóng HOI tạo thành trong quá
trình gốc hóa học. Khi quá trình gốc hóa học này xảy ra, HOI
được tạo ra nhanh hơn so quá trình tiêu thụ. Một số HOI được
sử dụng trong khi đa số được giảm bớt bởi nước oxi già thành I-.
Nồng độ I- ngày càng tăng đạt đến một điểm mà tại đó quá trình
không có gốc hóa học giành lại khả năng điều khiển pứ. Tuy

nhiên, quá trình không gốc tạo ra HOI không nhanh bằng quá
trình có gốc hóa học, vì vậy màu hổ phách bắt đầu bị mất khi I2
được tiêu thụ nhanh hơn so với quá trình tạo thành. Dần dần
nồng độ I- đủ thấp để quá trình gốc hóa học khởi động lại và do
đó chu trình tự lặp đi lặp lại.