簡介
編輯碘鐘反應是一個經典的化學鐘演示實驗,用于展示化學動力學的作用; 它是由 Hans Heinrich Landolt 于 1886 年發現的。碘鐘反應存在多種變體,每種變體都涉及碘物質(碘離子、游離碘或碘酸根離子)和淀粉存在下的氧化還原試劑。 混合兩種無色溶液,起初沒有明顯的反應。 短暫延遲后,由于三碘化物-淀粉復合物的形成,液體突然變成深藍色。 在一些變型中,溶液將反復從無色變為藍色再回到無色,直到試劑耗盡。
過氧化氫變化
編輯該方法從過氧化氫和硫酸溶液開始。 向其中加入含有碘化鉀、硫代硫酸鈉和淀粉的溶液。 溶液中有兩個反應同時發生。
在xxx個緩慢的反應中,會產生碘:
H2O2 + 2 I? + 2 H+ → I2 + 2 H2O
2 S2O2?3 + I2 → S4O2?6 + 2 我-
當溶液混合時,第二個反應導致碘的消耗速度比生成速度快得多,并且只有少量碘存在于動態平衡中。 一旦硫代硫酸根離子耗盡,該反應就會停止,由碘-淀粉復合物引起的藍色就會出現。
任何加速xxx反應的東西都會縮短溶液變色的時間。 降低 pH(增加 H+ 濃度)或增加碘化物或過氧化氫的濃度會縮短時間。 添加更多的硫代硫酸鹽會產生相反的效果; 出現藍色需要更長的時間。
除了使用硫代硫酸鈉作為底物外,還可以使用半胱氨酸。
碘化鉀中的碘化物在xxx個反應中轉化為碘:
2 I? + 2 H+ + H2O2 → I2 + 2 H2O
在xxx個反應中產生的碘被還原劑半胱氨酸還原成碘化物。 同時,半胱氨酸被氧化成胱氨酸。
2 C3H7NO2S + I2 → C6H12N2O4S2 + 2 I? + 2 H+
與硫代硫酸鹽的情況類似,當半胱氨酸耗盡時,會出現藍色。
碘酸鹽變異
編輯另一種方案使用碘酸根離子溶液(例如碘酸鉀),向其中添加亞硫酸氫鈉的酸化溶液(再次用硫酸)。
在此協議中,碘離子是由碘酸鹽和亞硫酸氫鹽之間的以下緩慢反應產生的:
IO?3 + 3 HSO?3 → I? + 3 HSO?4
該xxx步是速率確定步驟。 接下來,過量的碘酸鹽會將上面生成的碘化物氧化成碘:
IO?3 + 5 I? + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O
然而,碘會立即被亞硫酸氫鹽還原成碘化物:
I2 + HSO?3 + H2O → 2 I? + HSO?4 + 2 H+</ 子>
當亞硫酸氫鹽被完全消耗時,碘將存活(即不被亞硫酸氫鹽還原)與淀粉形成深藍色絡合物。
過硫酸鹽變化
編輯該時鐘反應使用過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨將碘離子氧化成碘。 硫代硫酸鈉用于在碘與淀粉絡合形成特有的藍黑色之前將碘還原成碘化物。
碘的產生:
2 I? + S2O2?8 → I2 + 2 SO2?4
然后被刪除:
I2 + 2 S2O2?3 → 2 I? + S 4O2?6
一旦所有的硫代硫酸鹽都被消耗掉,碘就可能與淀粉形成復合物。 過硫酸鉀的溶解度較低,而過硫酸銨的溶解度較高,因此可用于牛津大學實施例中描述的反應。
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