Объясните продукты Clock reaction

[clyopa]

Уважаемые химики, помогите, пожалуйста, разобраться.

Какие продукты реакции получаются при следующем взаимодействии:

В водный раствор тиосульфата натрия (Na2S2O3), крахмала и йодида калия (KI) вливаем пероксид водорода (H2O2 30%) с лимонной кислотой?

 

Искала,как изобразить "часовую реакцию" (не знаю соответствующего названия в русском языке)с безопасными реактивами. Был найден вышеуказанный состав, только вместо лимонной кислоты должна быть серная. Моя цель - демонстрировать детям, поэтому серная исключается, вот я и проэкспериментировала с лимонной. Пропорции были на глаз: если точнее, то по 2,5 г всех сухих веществ и где-то по 80 г воды для раствора и пероксида. Результат следующий: цвет поменялся через пару секунд, чего и следовало достичь, но потом это все дело шипело минуты 3-4, а дальше начал испаряться какой-то фиолетовый вонючий дым (благо, что не дома делала, но все равно готовилась уже ко всему ). И дым этот испарялся довольно долго и вонял соответственно. Я так понимаю, что это выходил кислород, но видно связанный с чем-то еще. Предположить формулу мне трудно, потому что, насколько я знаю, йодистый калий сам по себе является катализатором для разложения пероксида на воду и кислород, при этом кислород выходит достаточно бурно и быстро. А здесь катализатором должна быть кислота. Крахмал тут чисто для проявления цвета - он собственно осадком и остался. Какую роль здесь играет тиосульфат натрия и моя замена серной кислоты на лимонную? Если кто может, напишите, пожалуйста, формулами. СПасибо.

[antabu]

какой-то фиолетовый вонючий дым

Моё мнение, с такими знаниями и навыками по химии колебательную реакцию в домашних условиях не воспроизвести, тем более с первого раза.

[aversun]

Уважаемые химики, помогите, пожалуйста, разобраться.

Какие продукты реакции получаются при следующем взаимодействии:

В водный раствор тиосульфата натрия (Na2S2O3), крахмала и йодида калия (KI) вливаем пероксид водорода (H2O2 30%) с лимонной кислотой?

 

Для подобной реакции, а это вроде реакция Бриггса—Раушера, нужен не йодид калия, а йодат калия KIO3.

[clyopa]

Ребята, я не химик и не претендую на особые знания. Прошу у вас экспертного мнения и разбора того, что же за газ в моем случае выделялся. Колебательная реакция - если она так правильно называется - как раз произошла, но меня волнует, что при этом происходило дополнительно - желательно знать, чем я все-таки надышалась

[aversun]

Ребята, я не химик и не претендую на особые знания. Прошу у вас экспертного мнения и разбора того, что же за газ в моем случае выделялся. Колебательная реакция - если она так правильно называется - как раз произошла, но меня волнует, что при этом происходило дополнительно - желательно знать, чем я все-таки надышалась

 

Если не химик, зачем этим занимаетесь? Йод у вас газообразный выделился ("фиолетовый вонючий дым"), им и надышались, а для колебательной реакции нужен, еще раз повторяю, йодат, а не йодид.

[torpedineformes]

Я смотрю тут всем так нравится ЙОД...

[clyopa]

Если не химик, зачем этим занимаетесь? Йод у вас газообразный выделился ("фиолетовый вонючий дым"), им и надышались, а для колебательной реакции нужен, еще раз повторяю, йодат, а не йодид.

Вам правда интересны причины, почему я этим занимаюсь? Или просто приятно окунуть кого-то? Я ведь просто прошу описать конечный продукт реакции, а не консультируюсь по поводу профориентации.

 

Если по сути: если можно, хотелось бы увидеть формулу, потому что при разложении пероксида водорода в присутствии йодида калия тоже присутствует запах йода - при этом он оставляет характерные желто-коричневые следы и имеет привычный запах. В данном случае характерный запах йода не чувствовался, он был достаточно едкий и неприятный - опять же, я просто описываю ситуацию.

 

По поводу реакции:

http://en.wikipedia.org/wiki/Iodine_clock_reaction. Это источник,которым я пользовалась. Я делала первый вариант, заменив серную кислоту на лимонную. Здесь именно йодид калия. Ниже предлагаются другие варианты - с йодатами.

 

Hydrogen peroxide variation

This reaction starts from a solution of hydrogen peroxide with sulfuric acid. To this is added a solution containing potassium iodide, sodium thiosulfate, and starch. There are two reactions occurring in the solution.

 

In the first, slow reaction, the triiodide ion is produced .

H2O2(aq) + 3 I−(aq) + 2 H+ → I3− + 2 H2O.

In the second, fast reaction, triiodide is reconverted to iodide by the thiosulfate.

I3−(aq) + 2 S2O32−(aq) → 3 I−(aq) + S4O62−(aq)

After some time the solution always changes color to a very dark blue, almost black.

 

When the solutions are mixed, the second reaction causes the triiodide ion to be consumed much faster than it is generated, and only a small amount of triiodide is present in the dynamic equilibrium. Once the thiosulfate ion has been exhausted, this reaction stops and the blue color caused by the triiodide – starch complex appears.

 

Anything that accelerates the first reaction will shorten the time until the solution changes color. Decreasing the pH (increasing H+ concentration), or increasing the concentration of iodide or hydrogen peroxide will shorten the time. Adding more thiosulfate will have the opposite effect; it will take longer for the blue color to appear.

 

[edit] Iodate variation

An alternative protocol uses a solution of iodate ion (for instance potassium iodate) to which an acidified solution (again with sulfuric acid) of sodium bisulfite is added.

 

In this protocol, iodide ion is generated by the following slow reaction between the iodate and bisulfite:

 

IO3− (aq) + 3HSO3− (aq) → I− (aq) + 3HSO4−(aq)

This is the rate determining step. The iodate in excess will oxidize the iodide generated above to form iodine:

 

IO3− (aq) + 5I− (aq) + 6H+ (aq) → 3I2 + 3H2O (l)

However, the iodine is reduced immediately back to iodide by the bisulfite:

 

I2 (aq) + HSO3− (aq) + H2O (l) → 2I− (aq) + HSO4−(aq) + 2H+ (aq)

When the bisulfite is fully consumed, the iodine will survive (i.e., no reduction by the bisulfite) to form the dark blue complex with starch.

 

[edit] Persulfate variation

This clock reaction uses sodium, potassium or ammonium persulfate to oxidise iodide ions to iodine. Sodium thiosulfate is used to reduce Iodine back to Iodide before the Iodine can complex with the starch to form the characteristic blue-black colour.

 

Iodine is generated:

2I−(aq) + S2O82−(aq) → I2 (aq) + 2SO42−(aq)

And is then removed:

I2 (aq) + 2S2O32−(aq) → 2I−(aq) + S4O62−(aq)

Once all the thiosulfate is consumed the Iodine may form a complex with the starch.[2] Potassium persulfate has a low solute potential, according to documents on the Salters website. Ammonium persulfate has a higher solubility and is used instead in reaction document examples from Oxford University.

 

[edit] Chlorate variation

An experimental iodine clock sequence has also been established for a system consisting of iodine potassium-iodide, sodium chlorate and perchloric acid that takes place through the following reactions.[3]

 

iodide anions present in equilibrium with triiodide ion and iodine:

I3− → I− + I2

chlorate ion oxidizes iodide ion to hypoiodous acid and Chlorous acid in slow and rate-determining step:

ClO3− + I− + 2H+ → HOI + HClO2

chlorate consumption is accelerated by reaction of hypoiodous acid to iodous acid and more chlorous acid.

ClO3− + HOI + H+ → HIO2 + HClO2

more autocatalysis when newly generated iodous acid also converts chlorate in the fastest reaction step.

ClO3− + HIO2 → IO3− + HClO2

In this clock the induction period is the time it takes for autocatalytic process to start after which the concentration of free iodine falls rapidly as observed by UV/VIS spectroscopy.

 

[edit] See also

[aversun]

Вам правда интересны причины, почему я этим занимаюсь? Или просто приятно окунуть кого-то? Я ведь просто прошу описать конечный продукт реакции, а не консультируюсь по поводу профориентации.

 

Если по сути: если можно, хотелось бы увидеть формулу, потому что при разложении пероксида водорода в присутствии йодида калия тоже присутствует запах йода - при этом он оставляет характерные желто-коричневые следы и имеет привычный запах. В данном случае характерный запах йода не чувствовался, он был достаточно едкий и неприятный - опять же, я просто описываю ситуацию.

 

По поводу реакции:

http://en.wikipedia....clock_reaction. Это источник,которым я пользовалась. Я делала первый вариант, заменив серную кислоту на лимонную. Здесь именно йодид калия. Ниже предлагаются другие варианты - с йодатами.

 

Иногда бывает весьма трудно объяснить человеку, который намешал что-то, что у него получилось, т.к. неизвестны ни концентрации, ни порядок смешивания.

Не работает ваша ссылка, но тем не менее:

 

"This reaction starts from a solution of hydrogen peroxide with sulfuric acid. To this is added a solution containing potassium iodide, sodium thiosulfate, and starch. There are two reactions occurring in the solution. In the first, slow reaction, the triiodide ion is produced .

H₂O₂(aq) + 3 I⁻(aq) + 2 H⁺ → I₃⁻ + 2 H₂O.

In the second, fast reaction, triiodide is reconverted to iodide by the thiosulfate.

I₃⁻(aq) + 2 S₂O₃²⁻(aq) → 3 I⁻(aq) + S₄O₆²⁻(aq)

After some time the solution always changes color to a very dark blue, almost black.

When the solutions are mixed, the second reaction causes the triiodide ion to be consumed much faster than it is generated, and only a small amount of triiodide is present in the dynamic equilibrium. Once the thiosulfate ion has been exhausted, this reaction stops and the blue color caused by the triiodide – starch complex appears.

Anything that accelerates the first reaction will shorten the time until the solution changes color. Decreasing the pH (increasing H+ concentration), or increasing the concentration of iodide or hydrogen peroxide will shorten the time. Adding more thiosulfate will have the opposite effect; it will take longer for the blue color to appear"

 

Исходя из всего вышесказанного, вероятно у вас получилась настолько кислая среда, что начал разлагаться тиосульфат натрия и кроме йода, полетел сернистый газ (SO2), в этом случае в осадок еще начинает выпадать мелкодисперсная сера, но ее в таком растворе можно и не заметить. Судя по уравнениям, реакция довольно не проста и требуется точная пропись концентраций и операций.

[clyopa]

Исходя из всего вышесказанного, вероятно у вас получилась настолько кислая среда, что начал разлагаться тиосульфат натрия и кроме йода, полетел сернистый газ (SO2), в этом случае в осадок еще начинает выпадать мелкодисперсная сера, но ее в таком растворе можно и не заметить. Судя по уравнениям, реакция довольно не проста и требуется точная пропись концентраций и операций.

 

Спасибо! В таком случае вопрос поставлю по-другому: можно ли заменить серную кислоту в качестве катализатора на другую кислоту, если цель - выделение ионов водорода?

 

Я уже параллельно начиталась всякого, поняла, что свободный йод - таки фиолетовый, вонючий и ядовитый , тиосульфат в данном случае замедляет реакцию присоединения йода к крахмалу (чем его больше - тем позже раствор поменяет цвет), кислая среда не дает протекать бурно реакции пероксида с йодистым калием (как в случае с "зубной пастой для слона").

 

По поводу консистенций: у меня было 2 р-ра - пероксид (около 50 г) + 2,5 г лмонной к-ты и 50 г воды + по 2,5 г йодистого калия, крахмала и тиосульфата. Я нашла сейчас уже один вариант пропорций, соглано которым пероксида была вдвое больше, крахмала я вообще навалила зазря (хотя тут же возникает вопрос, почему тогда весь йод не связался с крахмалом, а повалил ввысь, и продолжалось это безобрзие минут 15), по поводу кислоты - вопрос открытый, поскольку у меня не та, что используется "по протоколу". И даже с серной кислотой я не разобралась: в одних вариантах пишут "каплю", а в приеденной в молях пропорции у меня получилось чуть ли не больше, чм йодида калия и соли натрия.

 

Еще в одном источнике я нашла информацию о том, что для получения ионов водорода можно использовать уксусную кислоту. Чем это может быть чревато?

[clyopa]

"а в приВеденной в молях пропорции у меня получилось чуть ли не больше, чЕм йодида калия и соли натрия" - в смысле, уже в пересчете на грамы.