Chemische Uhr. Lustiges Chemie-Erlebnis für zu Hause

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Bei Experimenten, die Zaubertricks so ähnlich sind, wurden farblose Lösungen zunächst in der einen oder anderen Farbe gefärbt, und dies geschah sofort wie durch Zauberei. Tatsächlich laufen chemische Reaktionen sehr schnell ab und beginnen in der Regel unmittelbar nach dem Mischen der Reagenzien. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Regel. Die Reaktionsmischung kann einige Zeit farblos bleiben und sich dann sofort verfärben. Wenn Sie wollen – in fünf Sekunden, wenn Sie wollen – in zehn; Sie können die „chemische Uhr“ selbst auf die gewünschte Zeit einstellen.

Bereiten Sie zwei Lösungen vor. Zusammensetzung des ersten: 3,9 g Kaliumjodat KJO₃ pro Liter Wasser. Zusammensetzung des zweiten: 1 g Natriumsulfit Na₂SO₃, 0,94 g konzentrierte Schwefelsäure (vorsichtig!) und etwas, ein paar Milliliter Stärkekleister – ebenfalls pro Liter Wasser. Beide Lösungen sind farblos und transparent.

Messen Sie 100 ml beider Lösungen ab und geben Sie die zweite Lösung zügig, am besten unter Rühren, zur ersten hinzu. Bequemer ist es, das Erlebnis gemeinsam zu gestalten – lassen Sie Ihren Freund sofort mit der Stoppuhr oder Uhr beginnen, die Zeit zu zählen с gebraucht. Nach sechs bis acht Sekunden (die genaue Zeit hängt von der Temperatur ab) verfärbt sich die Flüssigkeit sofort dunkelblau, fast schwarz.

Messen Sie nun erneut 100 ml der zweiten Lösung ab und verdünnen Sie 50 ml der ersten genau zweimal mit Wasser. Mit einer Stoppuhr in der Hand werden Sie feststellen, dass sich die Zeit vom Abtropfen der Lösungen bis zur Färbung ebenfalls verdoppelt.

Zum Schluss mischen Sie 100 ml der zweiten Lösung mit 25 ml der ersten, vierfach mit Wasser verdünnt, also bis zu den gleichen 100 ml. Die „chemische Uhr“ wird viermal länger laufen als im ersten Experiment.

Diese Erfahrung zeigt eines der grundlegenden chemischen Gesetze – das Massenwirkungsgesetz, nach dem die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zu den Konzentrationen der Reaktanten ist. Aber die Frage ist: Warum verfärben sich die Lösungen sofort nach einer Pause und nicht gleichmäßig und allmählich, wie man erwarten sollte?

In Lösung befindliche Schwefelsäure verdrängt Jodat- und Sulfitionen aus ihren Salzen. In diesem Fall wird in der Lösung Jodwasserstoffsäure HI gebildet, die jedoch nicht lange lebt und sofort mit Jodsäure HJO interagiert₃. Dadurch wird freies Jod freigesetzt, das mit Stärke eine Farbreaktion auslöst.

Wenn alles so verlaufen würde, würde die Lösung allmählich dunkler werden, da Jod freigesetzt würde. Allerdings läuft parallel ein anderer Prozess ab: Schwefelige Säure H₂SO₃ reagiert mit freiem Jod wieder zu Jodwasserstoffsäure. Diese Reaktion ist schneller als die vorherige, und Jod, das keine Zeit hat, die Stärke zu färben, wird wieder zu JO3 reduziert.

Es stellt sich heraus, dass die Farbe überhaupt nicht erscheinen sollte? Bitte beachten Sie: Während der Reaktion wird kontinuierlich schwefelige Säure verbraucht, und sobald sich alles in Schwefelsäure verwandelt, steht der Reaktion von Jod mit Stärke nichts mehr im Wege. Und dann wird die Lösung sofort über das gesamte Volumen gefärbt.

Durch zwei- und vierfache Verdünnung der Lösung verringerten Sie die Kaliumjodatkonzentration und die Reaktionsgeschwindigkeit verringerte sich proportional.

Die Erklärung scheint länger gedauert zu haben als die Erfahrung mit der Uhr selbst ...

Autor: Olgin O.M.

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