Kaip pasidaryti jodo laikrodį. Eksperimentas „Jodo laikrodis“ (Briggs-Rauscher reakcija)

Eksperimentuose, kurie labai panašūs į magijos triukus, bespalviai tirpalai pirmiausia buvo nuspalvinami viena ar kita spalva, ir tai įvyko iš karto, tarsi burtų keliu. Iš tiesų, cheminės reakcijos vyksta labai greitai ir, kaip taisyklė, prasideda iškart po reagentų sumaišymo. Tačiau yra šios taisyklės išimčių. Reakcijos mišinys kurį laiką gali išlikti bespalvis, o po to iš karto tapti spalvotas. Jei norite - per penkias sekundes, jei norite - per dešimt: patys galite nustatyti „cheminį laikrodį“ reikiamam laikui.

Paruoškite du sprendimus. Pirmojo sudėtis: 3,9 g kalio jodato KIO 3 litre vandens. Antrosios sudėtis: 1 g natrio sulfito Na 2 SO 3, 0,94 g koncentruotos sieros rūgšties (atsargiai!) ir šiek tiek, keli mililitrai krakmolo pastos - taip pat litrui vandens. Abu tirpalai yra bespalviai ir skaidrūs.

Išmatuokite 100 ml abiejų tirpalų ir greitai, geriausia maišydami, įpilkite antrąjį į pirmąjį. Eksperimentą patogiau atlikti kartu – tegul draugas iš karto pradeda skaičiuoti laiką naudodamas chronometrą ar laikrodį su antra rodykle. Po šešių aštuonių sekundžių (tikslus laikas priklauso nuo temperatūros) skystis akimirksniu taps tamsiai mėlynas, beveik juodas.

Dabar dar kartą išmatuokite 100 ml antrojo tirpalo ir 50 ml pirmojo praskieskite vandeniu tiksliai du kartus. Turėdami chronometrą rankose pamatysite, kad laikas, praėjęs nuo tirpalų nusausinimo iki jų dėmės, taip pat padvigubės.

Galiausiai 100 ml antrojo tirpalo sumaišykite su 25 ml pirmojo, keturis kartus praskiesto vandeniu, t.y. iki 100 ml. „Cheminis laikrodis“ veiks keturis kartus ilgiau nei per pirmąjį eksperimentą.

Šis eksperimentas demonstruoja vieną iš pagrindinių cheminių dėsnių – masės veikimo dėsnį, pagal kurį reakcijos greitis yra proporcingas reaguojančių medžiagų koncentracijoms. Tačiau kyla klausimas: kodėl sprendimai nuspalvina akimirksniu po pauzės, o ne tolygiai ir palaipsniui, kaip reikėtų tikėtis?

Tirpale esanti sieros rūgštis išstumia jodato ir sulfito jonus iš jų druskų. Šiuo atveju tirpale susidaro vandenilio jodo rūgštis HI, tačiau ji ilgai negyvena ir iš karto sąveikauja su jodo rūgštimi HIO 3. Dėl to išsiskiria laisvasis jodas, kuris suteikia spalvos reakciją su krakmolu.

Jei viskas vyktų būtent taip, tirpalas palaipsniui tamsėtų, kai išsiskiria jodas. Tačiau lygiagrečiai vyksta ir kitas procesas: sieros rūgštis H 2 SO 3 reaguoja su laisvu jodu ir vėl susidaro jodo rūgštis. Ši reakcija vyksta greičiau nei ankstesnė, o jodas, nespėdamas nuspalvinti krakmolo, vėl sumažinamas iki IO 3 -.

Pasirodo, kad spalva išvis neturėtų pasirodyti? Atkreipkite dėmesį: reakcijos metu sieros rūgštis nuolat vartojama, o kai tik visa ji virsta sieros rūgštimi, niekas netrukdys jodui reaguoti su krakmolu. Tada tirpalas akimirksniu nuspalvins visą tūrį.

Atskiedę tirpalą perpus ir keturis kartus, sumažinote kalio jodato koncentraciją, o reakcijos greitis proporcingai sumažėjo.

Atrodo, kad paaiškinimas užtruko ilgiau nei eksperimentas su pačiu laikrodžiu...

„Sujungtas darželis Nr.17

"Srautas"

Auklėtojas

Savivaldybės biudžetinė ikimokyklinė ugdymo įstaiga

„Darželis Nr.9 „Auksinis raktelis“

Auklėtojas

Tyrimo ir paieškos veikla yra natūrali vaiko būsena. Esminis ir akivaizdus skirtumas tarp vaiko ir mokslininko tyrimų slypi bendrame rezultate: mokslininkas atranda naujų žinių visai žmonijai, o tai, ką atranda vaikai, yra subjektyvi naujovė, tik jiems patiems.

Jei turi laiko, parodyk man?

Sako: laikrodis stovi.

Sako: laikrodis skuba.

Sako: laikrodis tiksi,

Bet jie šiek tiek atsilieka.

Meshka ir aš kartu žiūrėjome,

Bet laikrodis kabo vietoje.

V. Orlovas.

Kartą darželyje per pamoką apie vaikų matematinių sąvokų formavimą jie diskutavo, kas yra laikas. Lisa L. uždavė klausimą: „Jei yra laiko, kaip tu jį pamatysi?“, o Julija K. paklausė: „Sako, laikas praeina, bet kodėl niekas nematė jo kojų?

Iš šių vaikų poreikių matyti ir jausti laiko kategoriją, gimė mintis organizuoti mokslinį projektą.

Pirmiausia bandėme išsiaiškinti:

Dėl to buvo nustatytas būsimo tyrimo objektas, dalykas ir hipotezė.

Tyrimo objektas: prietaisai, leidžiantys pajusti laiko kategorijos savybes.

Hipotezė: eksperimentiškai įrodykite, kad jei laikas juda, tada jis turi „kojas“.

Iš čia tiriamojo darbo tikslas: per įgytas ir įgytas žinias apie laiką eksperimentiškai įrodykite, kad laikas yra kategorija, kurios nematyti, bet galima pajausti.

Užduotys:

1. Studijų medžiaga tema: „Laikas“ (grožinė literatūra, mokomoji literatūra, interneto šaltiniai);

3. Padaryti ateities laikrodžių modelius;

4. Padarykite koliažą „Laikas bėga, mes keičiamės!

5. Padaryti prietaisą eksperimentui atlikti laikui bėgant;

6. Atlikti eksperimentus ir eksperimentus laiko savybėms tirti;

7. Ginti savo tiriamąjį darbą.

Siekdami rasti atsakymus į užduodamus klausimus, vaikai kartu su tėvais ir mokytojais ėmėsi projektinės veiklos: skaitė grožinę ir mokomąją literatūrą; piešė ateities laikrodžių modelius; gamino koliažus; inicijavo savadarbio laikrodžių (vandens, ugnies), pagamintų savo rankomis, kūrimą; padedami tėvelių grupėje sukūrė laikrodžių kolekciją, kurioje buvo staliniai, sieniniai, riešiniai, elektroniniai ir mechaniniai laikrodžiai; atliko įvairius eksperimentus, atliko eksperimentus, tikrindamas padarytas prielaidas ir atsakydamas į pateiktus klausimus; savo pastebėjimais ir įgytomis žiniomis dalijosi su bendraamžiais ir suaugusiais.

Sužinokite daugiau apie eksperimentavimą. Jis buvo organizuojamas kaip aktyvi veikla vaikams, apimanti mini gynybą, kurioje kiekvienas vaikas turėjo mokėti paaiškinti: ką jis nori žinoti, kokią prielaidą iškėlė, kaip patikrino iškeltą hipotezę, kas atsitiko?

Kai kuriuos eksperimentus inicijavo vaikai, bet dažniausiai mes, suaugusieji. Pavyzdžiui, atlikti eksperimentą su smėlio laikrodžiu.

aš. Smėlio laikrodžio eksperimentas:"Ar laikas teka?"

Hipotezė: pasiūlė, kad laikas yra smėlio grūdeliai, esantys smėlio laikrodyje. Jei jie teka (smėlio grūdeliai) iš viršaus į apačią, tai galime manyti, kad laikas teka.

Eksperimento aprašymas:

Aprengdami vaikus pasivaikščioti ant stalo padėjo smėlio laikrodį ir palygino smėlio tūrį skardinėje ir kiek laiko (kiek „smėlio bėgimų“) prireikė skirtingiems vaikams pasiruošti.

Jie pakvietė vaikus sėdėti prie stalo prie smėlio laikrodžio – 1 minutę, 3 minutes – kur nori, paprašė vienu metu apsukti laikrodį ir atitinkamai 1 ir 3 minutes piešti figūrėles. trafaretas ant popieriaus (pasirinktinai: perkelkite pupeles iš vieno indo į kitą). Buvo stebimas atliktų darbų kiekis ir lyginamas skirtingais laiko intervalais.

Po to tų pačių vaikų paprašėme tiesiog pasėdėti 1 ir 3 minutes be užduoties ir padarėme išvadą, kad kai vaikai užsiima kažkuo, laikas bėga greičiau.

Išvada: Kartu su smėlio grūdeliais, kurie teka smėlio laikrodyje, laikas taip pat „teka“. Konkreti vaikų atliekama užduotis yra konkretaus laikotarpio matavimo rodiklis. Vaikai eksperimentiškai įsitikino, kad laikas teka.

II. Chronometro eksperimentas:„Gali šokinėti laiką, bėgti, šokinėti“.

Hipotezė: Daryti prielaidą, kad laikas ne tik teka, bet jei turi „kojytes“, tai gali šokinėti, bėgti ir šokinėti.

Eksperimento aprašymas:

Jie stebėjo, kiek ratų nubėgs chronometro rodyklė, kol į smėlio laikrodį pila smėlis.

Matavo viską: kiek užtrunka nubėgti 30 m atstumą, kiek pėsčiomis iki antro aukšto, per kiek laiko įveikia kliūčių ruožą žaidimų aikštelėje ir t.t., t.t.

Išvada: Pirma, stebint sekundę su vaikais, buvo nustatyta, kad laikas gali ne tik tekėti, kaip smėlio laikrodyje, bet ir šokinėti, šokti, bėgti. Antra, išsiaiškinome, kad rodyklės bėgimas ratu (nuo 0 žymos) yra minutė, o šuolis iš linijos į eilutę – sekundė. Laiko atkarpos įgauna pavadinimus.

III. Eksperimentuokite su nuotraukomis:„Laikas ir nuotraukos“.

Hipotezė: Daryti prielaidą, kad laikas juda kartu su mumis, nestovi vietoje.

Eksperimento aprašymas:

Su vaikais kalbėjomės apie tai, kaip vaikas auga, kuo jis tampa užaugęs. Jie pasiūlė atsinešti savo vaikystės fotografijas (iš skirtingų vaikystės laikotarpių).

Pažiūrėjome į nuotraukas, kurias atsinešė Lisa L.

Peržiūrėjome iliustracijas, kuriose vaizduojami drugelio vystymosi etapai.

Išvada: Pirmajame ir antrame pavyzdžiuose vaikai pažymėjo, kad visi gyvi dalykai vystosi ir auga, o laikas bėga kartu su jais.

IV. Eksperimentuokite su „gimtadienio“ rato vadovu:„Laikas ir įvykiai“.

Hipotezė: manyti, kad laikas praeina kartu su svarbiais įvykiais vaiko gyvenime.

Eksperimento aprašymas:

Norėdami atsekti laiko slenkstį per 1 metus, kartu su vaikais nusprendėme padaryti „gimtadienio“ ratą (kuris yra padalintas į keturis spalvotus sektorius pagal metų laikus). Prie kiekvieno sektoriaus vaikai klijavo gimtadienio žmonių nuotraukas.

Naudodami šį ratą nusprendėme metus sekti ne tik pagal vaikų gimimo datas, bet ir pagal darželyje švenčiamas šventes. Vaikai taip pat išdalijo šventinių renginių nuotraukas rato sektoriuose.

Išvada: Remdamiesi eksperimento rezultatais, padarėme išvadą, kad laikas praeina per įvykius, vykstančius vaiko gyvenime.

Atlikome įdomų eksperimentą, naudodami naminio vandens laikrodžio dizainą.

Vaikai siūlė paimti nupjautą buteliuką, pripilti vandens, uždaryti dangteliu su maža skylute ir įdėti į kitą tuščią buteliuką apačia į viršų. Sėdime, žiūrime, stebime, kiek ratų nubėgs sekundinė rodyklė, kol vanduo pils į butelį. Po to darėme matavimus ant buteliuko (vienas matavimas = 1 minutė arba jei pažymi chronometre, tai vienas rankos „bėgimas“ aplink chronometro ratą). Čia yra jūsų sukurtas vandens laikrodis.

Po dar vieno pokalbio su vaikais apie senovinius ugnies laikrodžius, jie pasiūlė juos pasigaminti savo rankomis. Prie žvakės šonų pritvirtinome metalinius rutuliukus, kurie vaškui degant ir tirpstant nukrito, o jų smūgis į puodelį buvo savotiškas garsinis laiko signalas.

Vaikai iš savo pavyzdžio sužinojo, kad naudojant šį laikrodį neįmanoma nustatyti tikslaus laiko, o naudoti šiuo metu nėra patogu.

Gauti rezultatai

Tyrimo metu vaikinai priėjo prie išvados, kad laikas yra abstrakti sąvoka, jo negalima paliesti ar pamatyti, galime tik suvokti, pajausti per veiksmų trukmę. Vaikui laikas visada yra susijęs su kažkuo, su tam tikra pramoga, įvykiu, kuris vyksta su juo, lieka praeityje ar planuojamas ateityje.

Nuorodos:

1. Neprisiminti bendrųjų gebėjimų. - Vaikystė - Spauda, ​​20 psl.

2. Ikimokyklinio amžiaus vaikų priešdėlių Richtermanas apie laiką. - M.: Edukacija, 19 p.

3. Ščerbakova moko matematikos darželyje. - M.: Akademija, 20p.

Veiksmų seka:

I receptas: 4 g maistinės citrinų rūgšties, du titnaginiai žiebtuvėliams (yra cerio junginių (III ir IV), 12 ml sieros rūgšties tirpalo (1:2), 1,7 g kalio bromato KBrO 3.

A sprendimas: Ištirpinkite du lengvesnius titnagus sieros rūgštyje.

Sprendimas B: Ištirpinkite citrinos rūgštį 10 ml karšto vandens ir supilkite į ją kalio bromato. Kad medžiagos visiškai ištirptų, mišinį šiek tiek pašildykite.

Paruoštus tirpalus greitai supilkite ir išmaišykite stikline lazdele.

Stebėjimas: Atsiranda šviesiai geltona spalva, kuri po 20 sekundžių pasikeičia į tamsiai rudą, bet po 20 sekundžių vėl tampa geltona. Esant 45 laipsnių temperatūrai tokį pokytį galima pastebėti per 2 minutes. Tada tirpalas tampa drumstas, pradeda atsirasti anglies monoksido (IV) burbuliukų, o tirpalo spalvos kintamos intervalai palaipsniui didėja griežtai nustatyta seka: kiekvienas kitas intervalas yra 10-15 sekundžių ilgesnis nei ankstesnis.

II receptas: Ištirpinkite 2 g citrinos rūgšties 6 ml vandens, įpilkite 0,2 g kalio bromato ir 0,7 ml koncentruoto H 2 SO 4. Į mišinį įpilkite vandens iki 10 ml tūrio, tada įpilkite 0,04 g kalio permanganato KMnO 4 ir gerai išmaišykite, kol druska visiškai ištirps. Pastebėjimas: periodiškai keičiasi tirpalo spalva. Cheminių reakcijų mechanizmą galima paaiškinti kaip redokso procesą, kuriame bromo rūgštis atlieka oksidatoriaus vaidmenį, o citrinos rūgštis – reduktorius:

KBrO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + HBrO 3

9HBrO 3 + 2C 6 H 8 O 7 = 9HBrO + 8H 2 O + 12CO 2

9HBrO + C 6 H 8 O 7 = 9HBr + 4H 2 O + 6CO 2

Tirpalo spalva keičiasi veikiant katalizatoriams – cerio ir mangano junginiams, kurie savo ruožtu taip pat keičia oksidacijos būseną, bet iki tam tikros jonų koncentracijos, po kurios vyksta atvirkštinis procesas.

11.31 Piroforinės geležies sintezė

Veiksmų seka : paruoškite piroforinę geležį, sumaišydami ekvimolinius amonio oksalato ir geležies (II) sulfato arba Mohro druskos tirpalus. Norint paruošti tirpalus, reikia ištirpinti 20 g Mohro druskos 20 ml vandens, ištirpinti 7,2 g amonio oksalato 20 ml vandens. Supilkite tirpalus kartu. Susidarys geležies oksalato dihidrato (FeC 2 O 4 * 2H 2 O) nuosėdos. Nuosėdas filtruokite ir kruopščiai nuplaukite nuo amonio druskų. Išplautas nuosėdas išdžiovinkite ant filtravimo popieriaus ir perkelkite į mėgintuvėlį. Mėgintuvėlį pastatykite į stovą kampu, anga šiek tiek žemyn. Atsargiai kaitinkite degiklio liepsnoje; pašalinkite visus vandens lašus, atsiradusius su filtravimo popieriumi. Kai medžiaga suyra ir virsta juodais milteliais, uždarykite mėgintuvėlį. Padėkite mėgintuvėlį su piroforine geležimi, kad jis atvėstų saugioje vietoje, toliau nuo degių medžiagų.

Stebėjimas: Kai ant lakšto išsilieja geležis arba asbestas, užsidega piroforinė geležis. Savaiminis užsidegimas paaiškinamas labai smulkiu šlifavimu ir dideliu oksidacijos paviršiumi. Todėl po eksperimento likusią geležį reikia pašalinti.

Piroforinės geležies negalima laikyti, nes ji gali sukelti gaisrą!

11.32 „Mielas“ rašalas

Turime pripažinti, kad kai kurios rašalo rūšys arba jau seniai išnyko, arba naudojamos tik tokiems paslaptingiems tikslams kaip slapta korespondencija. Šio tipo slapto rašymo metodų yra daug, ir visi jie naudoja slaptą arba „simpatinį“ rašalą – bespalvius arba šiek tiek spalvotus skysčius. Jų rašomi pranešimai tampa matomi tik pakaitinus, apdorojus specialiais reagentais arba ultravioletiniais ar infraraudonaisiais spinduliais. Yra daug tokio rašalo receptų.

Slaptieji Ivano Rūsčiojo agentai rašė savo ataskaitas su svogūnų sultimis. Raidės tapo matomos, kai popierius buvo šildomas. Leninas slaptam rašymui naudojo citrinos sultis arba pieną. Norint išryškinti raidę šiais atvejais, pakanka išlyginti popierių karštu lygintuvu arba keletą minučių palaikyti virš ugnies.

Slaptą rašalą naudojo ir garsusis šnipas Mata Hari. Kai ji buvo suimta Paryžiuje, jos viešbučio kambaryje buvo rastas butelis su vandeniniu kobalto chlorido tirpalu, kuris tapo vienu iš įrodymų, atskleidžiančių jos šnipinėjimo veiklą. Kobalto chloridas gali būti sėkmingai naudojamas slaptam rašymui: jo tirpalu parašytos raidės, kuriose yra 1 g druskos 25 ml vandens, yra visiškai nematomos ir, šiek tiek pakaitinus popierių, pasirodo, pamėlynuoja. Slaptą rašalą Rusijoje taip pat plačiai naudojo pogrindžio revoliucionieriai. 1878 metais Vera Zasulich nušovė Sankt Peterburgo merą Trepovą. Zasulich prisiekusieji išteisino, tačiau žandarai vėl bandė ją suimti, kai ji išėjo iš teismo rūmų. Tačiau jai pavyko pabėgti, iš anksto pranešusi savo draugams apie planą pabėgti, pasibaigus teismo procesui, nepaisant jo sprendimo. Lakšte su prašymu atnešti kažkokius drabužius lapo gale buvo informacija, parašyta vandeniniu geležies chlorido FeCl 3 tirpalu (Zasulichas paėmė šią medžiagą kaip vaistą). Tokį užrašą galima perskaityti apdorojus vatos tamponu, suvilgytu praskiestame vandeniniame kalio tiocianato tirpale: visos nematomos raidės nusidažys kraujo raudonumu, nes susidaro geležies tiocianato kompleksas.

Nematomą rašalą savo susirašinėjimui naudojo ir slaptos organizacijos „Juodasis perskirstymas“ nariai. Tačiau dėl vieno iš juodųjų peredeliečių, žinančių raidžių iššifravimo paslaptį, išdavystės beveik visi buvo areštuoti. Slapti laiškai buvo rašomi atskiestu vandeniniu vario sulfato tirpalu. Tokiu rašalu parašytas tekstas pasirodė, jei popierius buvo laikomas virš amoniako butelio. Raidės tampa ryškiai mėlynos, nes susidaro vario amoniako kompleksas.

Tačiau Kinijos imperatorius Qinn Shi Huangdi (249-206 m. pr. Kr.), kurio valdymo laikais atsirado Didžioji kinų siena, savo slaptiems laiškams naudojo tirštą ryžių vandenį, kuris, išdžiūvus rašytiniams hieroglifams, nepaliko jokių matomų pėdsakų. Jei tokia raidė šiek tiek sudrėkinta silpnu alkoholio jodo tirpalu, atsiranda mėlynos raidės. O imperatorius raštui lavinti naudojo rudą jūros dumblių nuovirą, kuriame, matyt, buvo jodo.

Kitas slaptas rašalo receptas apima 10% vandeninio geltonosios kraujo druskos tirpalo naudojimą. Šiuo tirpalu parašytos raidės dingsta popieriui išdžiūvus. Norėdami pamatyti užrašą, turite sudrėkinti popierių 40% geležies chlorido tirpalu. Ryškiai mėlynos raidės, atsirandančios šio gydymo metu, išdžiūvus nebedingsta. Raidžių atsiradimas yra susijęs su sudėtingo junginio, vadinamo „Turnboole mėlyna“, susidarymu.

Prisiminkite Fantômo užrašo dingimo istoriją. Nykstantį rašalą galima paruošti sumaišius 50 ml alkoholio jodo tinktūros su arbatiniu šaukšteliu dekstrino ir nufiltravus nuosėdas. Toks mėlynas rašalas visiškai praranda spalvą po 1-2 dienų dėl jodo lakavimo.

Bespalviai tirpalai nusidažė viena ar kita spalva, ir tai įvyko iš karto, tarsi burtų keliu. Iš tiesų, cheminės reakcijos vyksta labai greitai ir, kaip taisyklė, prasideda iškart po reagentų sumaišymo. Tačiau yra šios taisyklės išimčių. Reakcijos mišinys kurį laiką gali išlikti bespalvis, o po to iš karto tapti spalvotas. Jei nori – per penkias sekundes, jei nori – per dešimt; patys galite nustatyti „cheminį laikrodį“ reikiamam laikui.

Paruoškite du sprendimus. Pirmojo sudėtis: 3,9 g kalio jodato KIO 3 litre vandens. Antrosios sudėtis: 1 g natrio sulfito Na 2 SO 3, 0,94 g koncentruotos sieros rūgšties (atsargiai!) ir šiek tiek - keli mililitrai krakmolo pastos - taip pat litrui vandens. Abu tirpalai yra bespalviai ir skaidrūs.

Išmatuokite 100 ml abiejų tirpalų ir greitai, geriausia maišydami, įpilkite antrąjį į pirmąjį. Patogiau eksperimentą atlikti kartu – leiskite draugui iškart pradėti skaičiuoti laiką naudodamas chronometrą ar laikrodį Su antra vertus. Po šešių aštuonių sekundžių (tikslus laikas priklauso nuo temperatūros) skystis akimirksniu taps tamsiai mėlynas, beveik juodas.

Dabar dar kartą išmatuokite 100 ml antrojo tirpalo ir 50 ml pirmojo praskieskite vandeniu tiksliai du kartus. Turėdami chronometrą rankose pamatysite, kad laikas, praėjęs nuo tirpalų nusausinimo iki jų dėmės, taip pat padvigubės.

Galiausiai 100 ml antrojo tirpalo sumaišykite su 25 ml pirmojo, keturis kartus praskiesto vandeniu, t.y. iki 100 ml. „Cheminis laikrodis“ veiks keturis kartus ilgiau nei per pirmąjį eksperimentą.

Šis eksperimentas demonstruoja vieną iš pagrindinių cheminių dėsnių – masės veikimo dėsnį, pagal kurį reakcijos greitis yra proporcingas reaguojančių medžiagų koncentracijoms. Tačiau kyla klausimas: kodėl sprendimai nuspalvina akimirksniu po pauzės, o ne tolygiai ir palaipsniui, kaip reikėtų tikėtis?

Tirpale esanti sieros rūgštis išstumia jodato ir sulfito jonus iš jų druskų. Tokiu atveju tirpale susidaro vandenilio jodo rūgštis HI, tačiau ji ilgai negyvena ir iš karto sąveikauja su jodo rūgštimi HIO 3. Dėl to išsiskiria laisvas jodas. Tai suteikia spalvos reakciją su krakmolu.

Jei viskas vyktų būtent taip, tirpalas palaipsniui tamsėtų, kai išsiskiria jodas. Tačiau lygiagrečiai vyksta ir kitas procesas: sieros rūgštis H 2 SO 3 reaguoja su laisvu jodu ir vėl susidaro jodo rūgštis. Ši reakcija vyksta greičiau nei ankstesnė, o jodas, nespėjęs nuspalvinti krakmolo, vėl sumažinamas iki JO 3 - -.

Pasirodo, kad spalva išvis neturėtų pasirodyti? Atkreipkite dėmesį: reakcijos metu sieros rūgštis nuolat vartojama, o kai tik visa ji virsta sieros rūgštimi, niekas netrukdys jodui reaguoti su krakmolu. Tada tirpalas akimirksniu nuspalvins visą tūrį.

Atskiedę tirpalą perpus ir keturis kartus, sumažinote kalio jodato koncentraciją, o reakcijos greitis proporcingai sumažėjo.

Atrodo, kad paaiškinimas užtruko ilgiau nei pats laikrodžio eksperimentas...

„Cheminis laikrodis“ tai puikiai demonstruoja: visiškai skaidrus pasidaro geltonas, tada tamsiai mėlynas ir vėl pasikeičia.

Reagentai ir įranga:

• 30% vandenilio peroksido (100 ml);
• koncentruotos sieros rūgšties (1,1 ml);
• jodo rūgštis (3,52 g);
• krakmolas (0,08 g);
• malono rūgštis (3,9 g);
• mangano(II) sulfatas (0,85 g);
• distiliuotas vanduo;
• stiklinės arba kolbos, kurių tūris yra 500 ml (3 vnt.).

Žingsnis po žingsnio instrukcijos

Paruoškime tris sprendimus.

Tirpalas Nr. 1: sumaišykite (100 ml) ir distiliuotą vandenį (250 ml).

Tirpalas Nr. 2: atsargiai įpilkite koncentruotos sieros rūgšties H2SO4 (1,1 ml) į jodo rūgšties tirpalą (3,52 g HIO3 + 300 ml vandens).

Tirpalas Nr. 3: sumaišykite (0,08 g), malonio rūgšties CH2(COOH)2 (3,9 g), mangano (II) sulfato (0,85 g) ir distiliuoto vandens (200 ml).

Į didelę stiklinę supilkite tris bespalvius tirpalus ir stebėkite spalvos pasikeitimą. Skystis iš pradžių pagelsta, tada pasidaro mėlynas ir vėl tampa bespalvis.

Proceso paaiškinimas

Komponentams sąveikaujant tirpalas kelis kartus keis spalvą: nuo bespalvės iki auksinės ir iš auksinės į mėlyną. Tokios reakcijos vadinamos svyruojančiomis. Pirmosios reakcijos metu susidaro molekulinė – ji suteikia tirpalui gintaro spalvą. Tada jodas paverčiamas trijodido jonu, kuris jungiasi su krakmolu ir sudaro tamsiai mėlyną kompleksinį junginį. Lygiagrečiai vyksta reakcija tarp molekulinio jodo ir malono rūgšties – susidaro jodomalono rūgštis. Jodo koncentracija krenta (t.y. nustoja formuotis tamsiai mėlynas kompleksas su krakmolu), tirpalas tampa skaidrus. Veikiant vandenilio peroksidui, jodomalono rūgštis skyla ir susidaro anglies dioksidas, vanduo ir jodido jonai. Tada vėl susidaro molekulinis jodas, nuspalvinantis tirpalą gintaro spalva. Tirpalas periodiškai keičia spalvą ir tai kartojama daug kartų. Po kiekvieno ciklo reakcija sulėtėja, o kitas ciklas trunka šiek tiek ilgiau nei ankstesnis. Laikui bėgant tirpale baigiasi malono rūgštis. Dabar neturime kuo atstatyti susidariusio jodo, o skystis nusidažo tamsiai mėlynai – reakcija užgęsta.

Atsargumo priemonės

Koncentruoti vandenilio peroksido ir sieros rūgšties tirpalai nudegina odą ir akis – dirbdami su jais mūvėkite gumines pirštines ir apsauginius akinius.

Dėmesio! Eksperimente buvo naudojamos toksiškos ir pavojingos medžiagos. Nemėginkite patys pakartoti šios patirties.