Versuchschemiker
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Beiträge: 93
Wohnort: Soltau
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Oszillierende Iod-Uhr
Geräte:
4 Bechergläser (400 ml)
Magnetrührer
Rührfisch
Spatel
Waage
Chemikalien:
Malonsäure
Mangan(II)-sulfat
Natriumiodat
konz. Schwefelsäure
Stärke
dest. Wasser
10%-ige Wasserstoffperoxidlösung
Sicherheitshinweis:
Malonsäure ist gesundheitsschädlich und reizend. Mangan(II)-sulfat ist gesundheitsschädlich sowie umweltgefährdend. Natriumiodat ist brandfördernd. Schwefelsäure und Wasserstoffperoxidlösung sind ätzend.
Durchführung:
Man stellt folgende Lösungen in Bechergläsern (400 ml) her:
Lösung A: 1,5 g Natriumiodat und 10 ml 96%-ige Schwefelsäure in 100 ml destilliertes Wasser.
Lösung B: 1 g Malonsäure, 1,5 g Mangan(II)-sulfat und 10 ml 1%ige Stärkelösung in 100 ml dest. Wasser.
Lösung C: 135 ml 10%ige Wasserstoffperoxidlösung.
Zur Vorführung stellt man ein Becherglas (400 ml) mit Rührfisch auf einem Magnetrührer und schüttet die drei Lösungen in das Becherglas und behält die Rührgeschwindigkeit und die Temperatur weitgehend konstant.
Nach sehr kurzer Anlaufzeit erfolgt ein erster Farbumschlag nach dunkelblau. Einige Sekunden später wird die Lösung wieder farblos und entwickelt kurz darauf einen schwachen Gelbton. Anschließend entsteht wieder eine Blauphase und der gesamte Vorgang wiederholt sich von Neuem. Auf diese Weise oszilliert die Farbe der Lösung zwischen farblos, gelb und blau. Die periodischen Farbänderungen halten ungefähr 15 bis 20 Minuten.
Bei der oszillierende Ioduhr erfolgt eine periodische Farbänderung der Lösung von blau nach farblos zu gelb und anschließend wieder zu blau usw.
Erklärung:
Die periodische Farbänderung ist auf eine periodische Schwankung zurückzuführen. Der Wechsel von farblos nach goldgelb beruht auf der Bildung von elementarem Iod. Die blaue Farbe kommt dadurch zustande, dass elementares Iod mit Stärke einen Iod-Stärke-Komplex bildet, also eine blaue Einlagerungsverbindung. Für die Bildung des Iod-Stärke-Komplexes ist eine bestimmte Menge an Iod - Ionen erforderlich. Erst wenn die Iodid - Konzentration den Wert c = 10-4 mol/l in jedem Zyklus erreicht hat, tritt ein Wechsel von goldgelb nach blau ein. Wird Iod in einem bestimmten Teil der Gesamtreaktion schneller verbraucht als nachgebildet, so wird die Lösung wieder farblos. Sobald die Iodid-Konzentration eine gewisse Grenzkonzentration unterschreitet, so tritt der goldgelbe Farbwechsel wieder ein. Die Ioduhr kommt zum Stillstand, wenn eine Komponente der Edukte (also Natriumiodat, Malonsäure oder Wasserstoffperoxid) verbraucht ist.
Eine tiefgreifendere Erklärung würde den Rahmen der Seite sprengen. Diese kann jedoch in der Literatur/Links nachgelesen werden (siehe unten).
Die Ioduhr ist ein Hybrid aus der Bray-Liebhafsky-Reaktion und der Belousov-Zhabotinskii-Reaktion, welches von Thomas S. Briggs und Warren C. Rauscher 1937 entdeckt wurde
Entsorgung:
Die Lösungen werden so lange mir Natriumthiosulfat versetzt, bis die Blaufärbung verschwunden ist. Danach können die Lösungen über das Abwasser entsorgt werden.
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