Belousov-Zhabotinsky реакция

Реакция Belousov-Zhabotinskii - тече в режим на осцилаторна, на каталитично окисление на различни намаляване NVrO3 бромна киселина. В този случай на колебания наблюдавани концентрации на окислени и редуцирани форми на катализатора и някои от междинните съединения. Реакцията се извършва в кисела среда, във воден разтвор; използвани като катализатори метални йони променлива степен на окисление, например цериев или манган. В ролята на редуциращи агенти действат малонова киселина, ацетилацетон и т.н.

железен сулфат хептахидрат (II) FeSO4 # X2219; 7H2 О (кристален)
цериев нитрат хексахидрат (III) Ce (NO3) 3 # X2219; 6H2 О (кристален)
KBr воден разтвор на калиев бромид (2 мола / L, или дванадесет грама в 50 мл)
калиев бромат KBrO3 (кристален) и наситен разтвор на калиев бромат (около 10 г на 100 мл вода)
сярна киселина H 2SO 4 се концентрира и се разрежда (1: 3 по обем).
воден разтвор на малонова киселина СН2 (СООН) 2 (5 мол / л или 52 гр на 100 мл)
о-фенантролин (фенилметил) С12 H8 N2
лимонена киселина, СН (ОН) (СН2 СООН) 2
цериев сулфат октахидрат (III) СЕ2 (SO4) 3 # X2219; 8H2 О
дестилирана вода.

Фиг. 1. Реактиви и оборудване за експеримента

Проектор, стъклената пластина 30 # 0215; 30 cm блюдо на Петри, мерителна колба 100 мл ерленмайерова колба с 250 мл приземния запушалка, шест пипети, бюрети, стъклена пръчка, шайбата, филтърна хартия.

1 изпълнение експертиза (Zhabotinskii изпълнение)

За да се демонстрира експеримента подготвят две решения - А и В.

А - ferroin разтвор (железен комплекс на (II)) с о-фенантролин (фенилметил).

Мерителна колба 100 мл въвеждат 0,70 грама на железен сулфат хептахидрат (II) и 1,49 грама на обем о-фенантролин разтвор се довежда до марката с вода и се разбърква. Разтворът трябва да има червен цвят се дължи на образуването на комплекс фенантролин състава на [Fe (фен) 3] 2+:

Fe2 + + 3phen = [Fe (фен) 3] 2+.

той може да бъде подготвен предварително.

Б - bromomalonic киселина (получен непосредствено преди демонстрацията). В ерленмайерова колба с шлифована запушалка се въвежда чрез пипета 3,3 мл разтвор на калиев бромид (2 мола / L), 5 мл малонова киселина (5 цмол / л) и 5 мл концентрирана сярна киселина.

Полученият разтвор се титрува от бюрета с наситен разтвор на калиев бромат, смесване добре след всяка следваща част на титрант постигане изчезването на кафяв цвят типичен бром освободен в реакцията е успоредна konmutatsii:

Общият размер на калиев бромат разтвор консумира за титруване, трябва да бъде около 7.5 мл. Получената bromomalonic киселина е нестабилна, но известно време може да се съхранява при ниска температура.

За директно демонстрация експеримент върху стъклена плоча поставя на огледало проектор представляват блюдо на Петри, в които последователно се въвеждат чрез пипета 10 мл наситен разтвор на калиев бромат, 4 мл bromomalonic киселина и 1.5 мл ferroin разтвор. В рамките на няколко минути на червен фон в чаша синя зони; Това се дължи на образуването на друг комплекс - [Fe (фен) 3] 3+ редокс реакция на комплекс [Fe (фен) 3] 2+ с бромат йони:

Това може да се направи в блюдо на Петри, в допълнение към всички горните реагенти, няколко кристали на цериев нитрат хексахидрат (III); след това разширяване на обхвата на цветове за показване на жълт цвят се дължи на производни на церий (IV), зелен - поради смесването на сини и жълти цветове

При нагряване, вибрационен цикъл отговор е скъсила, цветове промяна настъпва по-бързо.

В уравнения реакции конвенционално записани производно на церий (IV) съставът на Се (ОН) 2 2+; по-точно отразява [у (ОН) х Се (Н 2О)] (4 - х) състав формула +.
Вместо железен сулфат хептахидрат (II) може да се използва за получаване на сол разтвор на Mohr - хидратиран железен сулфат (II) - амониев състав (NH4) 2 Fe (SO4) 2 # X2219; 6H2 О в количество от 0,99 гр в същия обем вода.

2 опит вариант (вариант Belousov)

За експеримента, като 2 г лимонена киселина (НООС) С (ОН) (СН2 СООН) 2. 0,16 грама на цериев сулфат октахидрат (III) СЕ2 (SO4) 3 # X2219; 8H2 О и 0,2 грама калиев бромат KBrO3. Проба се разтваря в 2,0 мл разтвор на сярна киселина (1: 3 по обем). След това, обемът на разтвора се довежда до 10 мл с дестилирана вода.

За директно демонстрация експеримент върху стъклена плоча поставя на огледало проектор представляват блюдо на Петри, в което получената смес се излива в соли на лимонена киселина, церий и калиев бромат в разредена сярна киселина. В рамките на минути, на цвета на разтвора в чашата променя от белезникав превръща ярко жълто и обратно.

Последната реакция увеличава количеството на бромидни йони и ацетондикарбоксилна киселина се консумира поради неговата ниска степен на натрупване на реакция (1). Накрая, момент взаимодействието Br - освободен от бромо, оцветяване разтвор инсталация. Освободен бром отива до образуването на Ce IV. След изчезването на Ce III и Br2 в реакционния разтвор остава неактивен atsetonpentabromid взето в излишък и нереагирал лимонена киселина и бромат йон, и катализатор Ce IV процес. Реакцията протича до пълно изчерпване на един от реагентите. Увеличаването на киселинността и температурата се ускори ритъма процес.