La reacción del reloj de yodo es un experimento de demostración de reloj químico clásico para mostrar la cinética química en acción; fue descubierto por Hans Heinrich Landolt en 1886. [1] La reacción del reloj de yodo existe en varias variaciones, cada una de las cuales involucra especies de yodo ( ion yoduro , yodo libre o ion yodato ) y reactivos redox en presencia de almidón . Se mezclan dos soluciones incoloras y al principio no hay reacción visible. Después de un breve retraso, el líquido cambia repentinamente a un tono azul oscuro debido a la formación de un complejo de almidón y triyoduro.. En algunas variaciones, la solución cambiará repetidamente de incolora a azul y de nuevo a incolora, hasta que se agoten los reactivos.
Variación del peróxido de hidrógeno
Este método comienza con una solución de peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico . A esto se le añade una solución que contiene yoduro de potasio , tiosulfato de sodio y almidón . Hay dos reacciones que ocurren simultáneamente en la solución.
En la primera reacción lenta, se produce yodo:
H
2O
2+ 2 yo-
+ 2 H+
→ yo
2+ 2 H
2O
En la segunda reacción, rápida, el yodo se reconvierte en 2 iones de yoduro por el tiosulfato:
2 S
2O2−
3+ Yo
2→ S
4O2−
6+ 2 yo-
Después de algún tiempo, la solución siempre cambia de color a un azul muy oscuro, casi negro.
Cuando se mezclan las soluciones, la segunda reacción hace que el yodo se consuma mucho más rápido de lo que se genera , y solo una pequeña cantidad de yodo está presente en el equilibrio dinámico . Una vez agotado el ion tiosulfato, esta reacción se detiene y aparece el color azul provocado por el complejo yoduro-almidón .
Cualquier cosa que acelere la primera reacción acortará el tiempo hasta que la solución cambie de color. Disminuir el pH (aumentar H+
concentración), o aumentar la concentración de yoduro o peróxido de hidrógeno acortará el tiempo. Agregar más tiosulfato tendrá el efecto contrario; el color azul tardará más en aparecer.
Variación yodada
Un protocolo alternativo utiliza una solución de ión yodato (por ejemplo, yodato de potasio) a la que se agrega una solución acidificada (nuevamente con ácido sulfúrico ) de bisulfito de sodio . [2]
En este protocolo, el ion yoduro se genera mediante la siguiente reacción lenta entre el yodato y el bisulfito:
- IO-
3+ 3 HSO-
3→ yo-
+ 3 HSO-
4
Este primer paso es el paso de determinación de la tasa. A continuación, el yodato en exceso oxidará el yoduro generado anteriormente para formar yodo:
- IO-
3+ 5 yo-
+ 6 H+
→ 3 I
2+ 3 H
2O
Sin embargo, el bisulfito reduce inmediatamente el yodo a yoduro:
- I
2+ HSO-
3+ H
2O → 2 I-
+ HSO-
4+ 2 H+
Cuando el bisulfito se consume por completo, el yodo sobrevivirá (es decir, sin reducción por el bisulfito) para formar el complejo azul oscuro con almidón.
Variación de persulfato
Esta reacción de reloj utiliza persulfato de sodio , potasio o amonio para oxidar los iones de yoduro a yodo . El tiosulfato de sodio se usa para reducir el yodo de nuevo a yoduro antes de que el yodo pueda formar un complejo con el almidón para formar el característico color azul-negro.
Se genera yodo:
- 2 yo-
+ S
2O2−
8→ yo
2+ 2 ASÍ2−
4
Y luego se elimina:
- I
2+ 2 S
2O2−
3→ 2 I-
+ S
4O2−
6
Una vez que se consume todo el tiosulfato, el yodo puede formar un complejo con el almidón. El persulfato de potasio es menos soluble (véase el sitio web de Salters) mientras que el persulfato de amonio tiene una solubilidad más alta y se usa en su lugar en la reacción descrita en los ejemplos de la Universidad de Oxford. [3]
Variación de clorato
También se ha establecido una secuencia de reloj de yodo experimental para un sistema que consta de yoduro de potasio y yodo , clorato de sodio y ácido perclórico que tiene lugar a través de las siguientes reacciones. [4]
El triyoduro está presente en equilibrio con el anión yoduro y el yodo molecular :
- I-
3⇄ yo
2+ Yo-
El ion clorato oxida el ion yoduro a ácido hipoyodoso y ácido cloroso en el paso lento y determinante de la velocidad :
- ClO-
3+ Yo-
+ 2 H+
→ HOI + HClO
2
El consumo de clorato se acelera por la reacción del ácido hipoyodoso al ácido yodo y más ácido cloroso:
- ClO-
3+ HOI + H+
→ HIO
2+ HClO
2
Más autocatálisis cuando el ácido yodoso recién generado también convierte el clorato en el paso de reacción más rápido:
- ClO-
3+ HIO
2→ IO-
3+ HClO
2
En este reloj, el período de inducción es el tiempo que tarda el proceso autocatalítico en comenzar, después del cual la concentración de yodo libre cae rápidamente según lo observado por espectroscopía UV / VIS .
Ver también
- Reacción del reloj
- La vieja reacción de Nassau
- Oscilador químico
- Reacción de Briggs-Rauscher
Referencias
- ^ Ver:
- Landolt, H. (1886). "Ueber die Zeitdauer der Reaction zwischen Jodsäure und schwefliger Säure" [Sobre la duración de la reacción entre el ácido yódico y el ácido sulfuroso]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (en alemán). 19 (1): 1317-1365. doi : 10.1002 / cber.188601901293 .
- Landolt, H. (1887). "Ueber die Zeitdauer der Reaction zwischen Jodsäure und schwefliger Säure [Parte 2]" [Sobre la duración de la reacción entre el ácido yódico y el ácido sulfuroso]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (en alemán). 20 (1): 745–760. doi : 10.1002 / cber.188702001173 .
- ^ "Experimento 6: LAS LEYES DE TASA DE UNA REACCIÓN DE RELOJ DE YODO" (PDF) .
- ^ Hugh Cartwright (2006). "Cinética de la reacción de reloj de yoduro de persulfato" (PDF) . Curso Práctico de Química Física de 2º / 3º curso . Universidad de Oxford . Consultado el 25 de marzo de 2018 .
- ^ André P. Oliveira y Roberto B. Faria (2005). "La reacción del reloj clorato-yodo". Mermelada. Chem. Soc. 127 (51): 18022–18023. doi : 10.1021 / ja0570537 . PMID 16366551 .
enlaces externos
- Variación del peróxido de hidrógeno
- Variación de bisulfito de sodio con una cámara de alta velocidad