Йод часы

Среди бесчисленного множества химических реакций есть группа изменений, происходящих необычным образом. Их действие проявляется не сразу после смешивания субстратов, а лишь спустя некоторое время. Таких изменений, называемых часовыми реакциями, немного, потому что должны быть соблюдены условия, касающиеся типа и скорости процессов, происходящих в системе. Самая старая известная реакция этого типа — реакция, известная как «йодные часы». Впервые он был осуществлен в 60-х годах английским химиком Августом Г. В. Харкортом (1834–1919). Эксперимент прост, и реагенты легко найти. Ничто не мешает вам провести эксперимент дома.

Надо будет: KI 1 % раствор йодида калия, 4 % раствор соляной кислоты HCl, 0,1 % раствор тиосульфата натрия Na₂S₂O₃, перекись водорода (раствор перекиси водорода H₂O₂ с концентрацией 3%) и показателем крахмала (чайная ложка картофельной муки, растворенная в 50 см³ теплая вода).

Для стакана 100 см³ насыпаем 5 см³ раствор KI и 5 см³ соляная кислота. Из-за окисления анионов йодида до свободного элемента содержимое стакана может слегка потемнеть. Добавьте 10 см к блюду³ раствор Na₂S₂O₃ я 1 см³ индикатор крахмала. Залить водой до 50 см³. Жидкость в стакане должна оставаться бесцветной, возможно слегка мутной (крахмальная взвесь). Теперь прибавляем 5 см.³ перекись водорода и дождаться эффекта (фото 1). Эффектно (фото 2): от нескольких до нескольких десятков секунд ничего не происходит, пока вдруг, как по волшебству, содержимое стакана становится темно-синим!

Какие процессы происходили в сосуде?

1. Медленное окисление йодид-анионов перекисью водорода до свободного йода:

2. Быстрая реакция между свободным йодом и тиосульфатом натрия:

Свободный йод, полученный в реакция 1. не успевает окрасить крахмал, так как сразу же восстанавливается до иодид-анионов в реакция 2. Образовавшиеся иодид-анионы реагируют с перекисью водорода с образованием I.₂который восстанавливается обратно до ионов I под действием тиосульфата натрия^–. Реакции идут до тех пор, пока не израсходуется тиосульфат (вводим меньше, чем получается из стехиометрии реакции — необходимое условие для получения эффекта часов!). Только тогда образовавшийся в реакции 1 свободный йод окрасит крахмальный индикатор. Подбирая нужное количество субстратов, мы можем регулировать время появления темно-синего цвета.

Модификация немного классики Реакция Харкорта мы получим интересный цветовой эффект. К набору реагентов из предыдущего теста даем 1% раствор нитрата свинца (II) (V) Pb (NO₃)₂. Его также можно заменить ацетатом свинца (II) ( CH₃главный операционный директор)₂Pb (осторожно, оба вещества ядовиты!). В стакане смешать растворы KI, HCl и Na.₂S₂O₃, крахмальный индекс и воду (в пропорции, указанной в предыдущем опыте), затем налить 5 см³ раствор свинцовой соли (фотография 3). Немедленно образуется осадок йодида золота свинца (II):

После прибавления 5 см.³ пероксид водорода (фотография 4) ничего не происходит десятки секунд. но вдруг содержимое стакана начинает превращаться в кофе(фотография 5) — это эффект наложения желтого и темно-синего. Примерно через минуту жидкость в стакане становится темно-коричневой (фотография 6). Проведенные реакции такие же, как и в предыдущем опыте, дополнительно иодид свинца (II) разлагается под действием перекиси водорода:

Мы также можем сделать «йодные часы» с помощью еще более доступных химикатов. Все, что вам нужно, это содержимое вашей домашней аптечки: йод, витамин С и перекись водорода (фотография 7) и конечно же крахмал в виде картофельной муки (из домашней кладовой). Для стакана 100 см³ насыпаем 10 см³ воды и добавьте 1 см.³ йод (спиртовой раствор йода, также можно использовать раствор Люголя – раствор йода в йодистом калии). Делаем раствор витамина С, растолочь одну таблетку и растворить порошок в 20-30 см.³ вода. Раствор нестабилен и должен быть свежеприготовлен перед экспериментом. В стакан с раствором йода добавьте количество раствора витамина С, содержащее примерно 50 мг аскорбиновой кислоты (фотография 8). Раствор в стакане сразу становится бесцветным. Именно свободный йод реагирует с введенным реагентом:

Теперь прибавляем 1 см.³ индикатор крахмала (фотография 9) я 10 см³ пероксид водорода. Примерно через дюжину секунд содержимое стакана внезапно становится темным (фотография 10).

Происходящие реакции аналогичны рассмотренным. На первом этапе йод восстанавливается до анионов йодида под действием аскорбиновой кислоты. Затем они окисляются перекисью водорода до свободного йода, который снова восстанавливается под влиянием витамина С. Когда весь витамин истощается, свободный йод, наконец, вступает в реакцию с крахмалом, окрашивая содержимое стакана.

Смотрите это на видео:

Йодные часы (золотисто-коричневый вариант)

Йодные часы (реакция Харкорта)