99. Jódóra

Briggs-Rauscher-féle oszcilláló reakció

Anyagok: 3 cm³ 0,2 mol/dm³ koncentrációjú mangán(II)-szulfát-oldat, 5 cm³ 1 mol/dm³ koncentrációjú malonsav-oldat, 5 cm³ 1 mol/dm³ koncentrációjú kénsav-oldat, 14 cm³ 30 (m/m)%-os hidrogén-peroxid-oldat, 0,5 cm³ keményítő-oldat, 40 cm³ desztillált víz, 67 cm³ 0,1 mol/dm³ koncentrációjú kálium-jodát-oldat.

Eszközök: 200 cm³-es főzőpohár, 2 db 50 cm³-es mérőhenger, 3 db 10 cm³-es osztott pipetta.

A kísérlet végrehajtása: Az oldatokat mérőhengerrel mérjük ki a főzőpohárba. A sorrenden változtatni lehet, csak az a lényeges; hogy a kálium-jodát-oldat legyen az utolsó hozzáadott komponens. Az elegyet keverjük meg, majd 10-15 percen át figyeljük. A keményítő- és a malonsav-oldatokat frissen készítsük.

Tapasztalat: A reakcióelegy összekeverése után a színtelen oldat nagyon gyorsan sárgásbarnává válik, majd átvált kékbe, kis késéssel gázfejlődést is észlelünk. A kék-barna szín periódikusan váltakozik, és mintegy 15 percig tart. A reakció végére oldatunk inhomogénné válik és elsötétül.

Magyarázat: A kémiai reakciók legnagyobb részénél a reakció során a reagáló anyagok koncentrációja monoton csökken mindaddig, amíg a rendszer el nem éri az egyensúlyi állapotot. Vannak azonban olyan reakciók is, melyeknél bizonyos körülmények között a kiindulási állapotból a végállapotig terjedő folyamatban egyes közti-termékek koncentrációja periodikusan változik. Néhány esetben a ritmikus változás időbeli oszcilláció, esetleg térbeli koncentrációváltozás alakjában jelenik meg. Az ún. jódóra-kísérletben színváltozás jelzi az időbeli oszcillációt. A reakció komplex, részleteiben még nem teljesen tisztázott. A Briggs-Rauscher reakció nem kötődik a malonsavhoz, más egyéb szerves vegyületekkel is működik. A reakció bruttó egyenlete így adható meg: IO₃^- + 2 H₂O₂ + CH₂(COOH)₂ + H₃O⁺ = CHI(COOH)₂ + 2 O₂↑ + 4 H₂O. A bruttó egyenletből nem olvasható ki, hogy az oldatban a reakció során a jód- és jodid-ion koncentráció periódikus ingadozása figyelhető meg. Mindkét oszcilláció között fáziseltolódás van. A fellépő kék színváltozás alapja a keményítő és a polijodid-ionok ismert reakciója.

Biztonsági tudnivalók és hulladékkezelés: A kénsav maró hatású, a hidrogén-peroxid és a kálium-jodát oxidálószer, a malonsav irritáns, a mangán(II)-szulfát ártalmas! A keletkezett hulladékot öntsük a szervetlen gyűjtőbe.