reacția Belousov-Zhabotinsky

Reacție Belousov-Zhabotinskii - curge în modul oscilatorie, oxidarea catalitică a diferitelor reducerea acidului bromic NVrO3. În acest caz, oscilațiile observate concentrațiile formelor oxidate și reduse ale catalizatorului și unii dintre intermediari. Reacția are loc în mediu acid, într-o soluție apoasă; utilizat ca stare de ioni catalizatori metalici de oxidare variabilă, de exemplu, ceriu sau mangan. În rolul agenților reducători acționează al acidului malonic, acetilacetonă, etc.

  • sulfat feros heptahidrat (II) FeSO4 # X2219; 7H2O (cristalin)
  • nitrat de ceriu hexahidrat (III) Ce (NO3) 3 # X2219; 6H2 O (cristalin)
  • soluție de bromură de potasiu apos KBr (2 mol / l, sau 12 g în 50 ml)
  • bromat de potasiu KBrO3 (cristalin) și soluție saturată de bromat de potasiu (circa 10 g per 100 ml apă)
  • acid sulfuric H2 SO4 concentrat și diluat (1: 3 în volum).
  • soluție apoasă de acid malonic CH2 (COOH) 2 (5 mol / l sau 52 g în 100 ml)
  • o-fenantrolină (fen) C12 H8 N2
  • acid citric, CH (OH) (CH2 COOH) 2
  • ceriu sulfat de octahidrat (III) Ce2 (SO4) 3 # X2219; 8H2 O
  • apă distilată.

reacția Belousov-Zhabotinsky

Fig. 1. Reactivi și echipament pentru experiment

Proiector, placa de sticlă 30 # 0215; 30 cm vas Petri, un balon cotat de 100 ml balon Erlenmeyer cu 250 ml de sol-dop, șase pipete, biurete, baghetă de sticlă, șaiba, hârtie de filtru.

1 expertiza de realizare (Zhabotinskii realizare)

Pentru a demonstra experimentul pregăti două soluții - A și B.

A - solutie ferroin (complex de fier (II)) cu o-fenantrolină (fen).

Volumetric balon de 100 ml introduc 0,70 g de sulfat feros heptahidrat (II) și 1,49 g de volum soluție o-fenantrolină este adus la semn cu apă și se amestecă. Soluția ar trebui să aibă o culoare roșie, datorită compoziției complexe formării fenantrolină a [Fe (fen) 3] 2+:

Fe 2+ + 3phen = [Fe (fen) 3] 2+.

acesta poate fi preparat în prealabil.

B - Acid bromomalonic (preparat imediat înainte de demonstrație). Balonul Erlenmeyer cu sol-dop este introdus prin pipeta 3,3 ml dintr-o soluție de bromură de potasiu (2 mol / l), 5 ml de acid malonic (5 mol / L) și 5 ml de acid sulfuric concentrat.

Soluția rezultată a fost titrată dintr-o biuretă cu o soluție saturată de bromat de potasiu, amestecarea cu atenție după fiecare porțiune următoare de titrant realizare dispariția culorii brun tipic bromului eliberat în reacție se execută konmutatsii paralel:

Cantitatea totală de soluție de bromat de potasiu consumata pentru titrare, ar trebui să fie de aproximativ 7,5 ml. Acidul rezultat bromomalonic este instabil, dar ceva timp poate fi păstrat la temperatură scăzută.

Pentru experiment demonstrativ directă pe o placă de sticlă plasată pe un proiector oglindă prezintă un vas Petri, în care se introduc succesiv cu o pipetă de 10 ml dintr-o soluție saturată de bromat de potasiu, 4 ml de acid bromomalonic și 1,5 ml de soluție ferroin. În câteva minute, pe un fundal roșu într-o ceașcă de zone de albastru; Acest lucru se datorează formării unui alt complex - [Fe (fen) 3] 3+ reacția redox a complexului [Fe (pHEN) 3] 2+ cu ioni bromat:

Ea poate fi făcută într-un vas Petri, în plus față de toți reactivii de mai sus, câteva cristale de hexahidrat de nitrat de ceriu (III); apoi extinde gama de culori pentru a afișa culoarea galbenă datorită derivaților de ceriu (IV), verde - din cauza contopirea culorilor albastru și galben

Când este încălzit, ciclul de răspuns de vibrație este scurtat, culori schimbare se produce mai repede.

  • În ecuațiile reacțiilor înregistrate în mod convențional derivat al ceriu (IV) compoziția Ce (OH) 2 2+; reflectă mai precis [y Ce (H2O) (OH) x] ei formula compoziție (4 - x) +.
  • In loc de sulfat feros heptahidrat (II) pot fi utilizate pentru prepararea sării soluției A Mohr - sulfat de fier hidratat (II) - compoziția de amoniu (NH4) 2 Fe (SO4) 2 # X2219; 6H2 O într-o cantitate de 0,99 g în același volum de apă.

2 experiențe variantă (varianta Belousov)

Pentru experiment, luând 2 g de acid citric (HOOC) C (OH) (CH2 COOH) 2. 0,16 g de sulfat de ceriu octahidrat (III) Ce2 (SO4) 3 # X2219; 8H2 O și 0,2 g de bromat de potasiu KBrO3. Proba a fost dizolvată în 2,0 ml de soluție de acid sulfuric (1: 3 în volum). Apoi, volumul soluției a fost ajustat la 10 ml cu apă distilată.

Pentru experiment demonstrativ directă pe o placă de sticlă plasată pe un proiector oglindă prezintă un vas Petri, în care amestecul preparat este turnat în săruri ale acidului citric, ceriu și bromat de potasiu în acid sulfuric diluat. In cateva minute, culoarea soluției din cupa schimbat din albicios devine galben strălucitor și înapoi.

Ultima reacție crește cantitatea de ioni de bromură și acid acetondicarboxilic se consumă datorită ratei scăzute a acumulării de reacție (1). In final, momentul interacțiunii Br - eliberat din brom, colorare de soluții de condiționare. brom Eliberată duce la formarea Ce IV. După dispariția Ce III și Br2 în soluția de reacție rămâne atsetonpentabromid inactivă luată în acid citric și bromat în exces și ioni nereacționat, iar procesul de catalizator Ce IV. Reacția la consumarea completă a unuia dintre reactanți. Creșterea acidității și a temperaturii accelera ritmul procesului.