Repeterende wekker

Filmfragment

1.Onderzoeksvraag

Hoe kunnen we een oscillerende reactie uitvoeren?

2.Voorbereiding

• zetmeeloplossing 1%
• vast malonzuur
• H₂O₂ 30%
• aminosulfonzuur vast
• mangaansulfaat vast
• Natriumjodaat vast

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1. Meet 10ml water af. Breng hierin een half spatelpunt natriumjodaat en een  spatelpunt aminosulfonzuur. Los het geheel op.
2. Breng in een ander bekertje 10ml H₂O₂ en spatelpunt malonzuur en een klein spatelpunt mangaansulfaat.
3. Voeg hieraan 3 à 4 druppels zetmeeloplossing toe.
4. Voeg de eerste oplossing nu bij de tweede. Bijna ogenblikkelijk gebeurt de oscillerende reactie.

b.Waarneming (+ foto’s)

 

4.Reflecteren

Een oscillerende reactie loopt in principe via volgende stappen

1. Er is een beginreactie met effect 1;
2. Er is een volgreactie met effect 2;
3. De volgreactie gaat steeds sneller dankzij één van de producten van de beginreactie;
4. De volgreactie gaat aan zijn succes ten onder doordat een beginproduct opraakt dat door de beginreactie gemaakt wordt;
5. Een tijd lang loopt de beginreactie weer met effect 1 en
6. met de productie van het voor de volgreactie benodigde beginproduct, waardoor de volgreactie weer zijn kans grijpt met effect 2; enzovoort.

De globale Briggs-Rauscher reactie

 

IO₃ ^– + 2 H₂O₂ + CH₂(CO₂H)₂ + H⁺ –> ICH(CO₂H)₂ + 2 O₂ + 3 H₂O

Deze reactie komt neer op een samenstelling van twee andere reacties (A en B)

(A) IO₃ ^– + 2 H₂O₂ + H⁺ –> HIO + 2 O₂ + 2 H₂O

(B) HIO + CH₂(CO₂H)₂ –> ICH(CO₂H)₂ + H₂O

Reactie A kan plaatsvinden via twee verschillende processen (1 en 2), nl. een radicalair en een niet-radicalair proces.

Het radicalair proces (1) zal plaatsvinden wanneer de [I^– ] laag is en het niet-radicalaire proces (2) zal optreden wanneer de [I^– ] hoog is. (cfr. schema 1)

Reactie B bestaat uit twee deelreacties: I ^– + HIO + H+ –> I₂ + H₂O

I₂ + CH₂(CO₂H)₂ –> ICH₂(CO₂H)₂ + H⁺ + I^–

Tijdens het radicalair proces wordt HIO snel gevormd. Bovendien wordt het sneller gevormd dan het kan wegreageren. Dit maakt dat , volgens deelreactie 1 van B, veel [I^– ] over blijft.

Deze I^– kan geoxideerd worden tot I₂ wat zorgt voor de amberkleur. De overige HIO wordt gereduceerd door H₂O₂ tot I^– .

Deze stijgende I^– concentratie zal vervolgens een punt bereiken waarop het niet-radicaal proces overneemt. Dit proces produceert nu niet zo snel HIO als in het radicalair proces waardoor de amberkleur begint te verdwijnen als I₂ sneller wordt verbruikt dan gevormd.

De diepblauwe kleur is afkomstig van de binding van I^– en I₂ met zetmeel. Uiteindelijk zal de I- concentratie zo laag zijn zodat het radicaal proces terug overneemt en de cyclus herbegint. Een overzicht is weergegeven in schema 1.

5.Onderwerpen

• evenwichtsreacties
• oscillerende reactie
• werking van een katalysator

6.Bron

KLIK – KLIK