Химические часы

В реакции йодных часов цвет меняется с некоторой задержкой.

( Химические часы или часовая реакция ) представляют собой сложную смесь реагирующих химических соединений , в которой появление наблюдаемого свойства (обесцвечивание или окраска) происходит после предсказуемого времени индукции из-за присутствия видов часов в обнаружимом количестве. ^[1] В случаях, когда один из реагентов имеет видимый цвет, превышение порога концентрации может привести к резкому изменению цвета по истечении воспроизводимого периода времени.

Типы

Реакции часов можно разделить на три или четыре типа: ^[2]

Реакция часов, истощающая субстрат

Простейшая часовая реакция, состоящая из двух реакций: ^[2]

A → C (скорость k ₁ )

B + C → продукты (скорость k ₂ , быстрая)

Когда присутствует субстрат (B), часы (C) быстро расходуются во второй реакции. Только когда субстрат B полностью израсходован или исчерпан, количество вещества C может накапливаться, вызывая изменение цвета. Примером этой часовой реакции является сульфитно-иодатная реакция или йодная часовая реакция , также известная как реакция Ландольта .

Иногда часовая реакция предполагает образование промежуточных соединений в трех последовательных реакциях.

П + Q → Р

Р + Q → С

П + С → 2Р

Учитывая, что Q в избытке, когда субстрат (P) истощается, C накапливается, что приводит к изменению цвета.

Часовая реакция, управляемая автокатализом

Основа реакции аналогична часовой реакции, истощающей субстрат, за исключением того факта, что скорость k ₂ очень медленная, что приводит к сосуществованию субстратов и видов часов, поэтому нет необходимости истощать субстрат, чтобы наблюдать изменение цвета. Примером этих часов является реакция пентатионат/йодат. ^[2]^[3]

Поведение псевдочасов

Реакции этой категории ведут себя как реакция часов, однако они невоспроизводимы, непредсказуемы и их трудно контролировать. Примерами являются реакции хлорит/тиосульфат и йодид/хлорит. ^[2]

Сумасшедшая реакция часов

Реакция невоспроизводима в каждом цикле из-за первоначальной неоднородности смеси, возникающей в результате изменения скорости перемешивания, общего объема, а также геометрии реакторов. Повторение реакции статистически значимым образом приводит к воспроизводимой кривой распределения кумулятивной вероятности. Примером этих часов является реакция йодата с мышьяковистой кислотой. ^[4]

Одна реакция может попасть в более чем одну классификацию, указанную выше, в зависимости от обстоятельств. Например, реакция йодат-мышьяковистая кислота может быть часовой реакцией, истощающей субстрат, часовой реакцией, управляемой автокатализом , и сумасшедшей часовой реакцией.

Примеры

Одним из классов примеров являются реакции йодных часов , в которых разновидности йода смешиваются с окислительно-восстановительными реагентами в присутствии крахмала. После задержки внезапно появляется темно-синяя окраска из-за образования трииодидно-крахмального комплекса .

В некоторые химические часы можно добавлять дополнительные реагенты для создания химического генератора . Например, реакция Бриггса-Раушера получается из реакции йодных часов путем добавления хлорной кислоты , малоновой кислоты и сульфата марганца . ^[5]

См. также

Ссылки

^ Райт, Стивен В. (1 января 2002 г.). «Тик-так, часы с витамином С». Журнал химического образования . 79 (1):40А. дои : 10.1021/ed079p40 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хорват, Аттила К.; Надьпал, Иштван (23 февраля 2015 г.). «Классификация часовых реакций». ХимияФизХим . 16 (3): 588–594. дои : 10.1002/cphc.201402806 . ПМИД 25425415 .
^ Сюй, Л.; Хорват, АК (2014). «Возможный кандидат на классификацию часовой реакции, управляемой автокатализом: кинетика пентатионат-йодатной реакции» . Журнал физической химии . 118 (32): 6171–6180. Бибкод : 2014JPCA..118.6171X . дои : 10.1021/jp5057573 . ПМИД 25068832 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Валкай, Л.; Чеко, Г.; Хорват, АК (2015). «Первоначальное поведение сумасшедших часов, вызванное неоднородностью, в реакции йодат-мышьяковистая кислота в буферной среде в условиях перемешивания» . Физ хим хим физ . 17 (34): 22187–22194. Бибкод : 2015PCCP...1722187V . дои : 10.1039/c5cp02572a . ПМИД 26239390 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Бриггс, Томас С.; Раушер, Уоррен К. (1 июля 1973 г.). «Колеблющиеся йодные часы». Журнал химического образования . 50 (7): 496. Бибкод : 1973ЖЧЭд..50..496Б . дои : 10.1021/ed050p496 . ISSN 0021-9584 .

[1] Райт, Стивен В. (1 января 2002 г.). «Тик-так, часы с витамином С». Журнал химического образования . 79 (1):40А. дои : 10.1021/ed079p40 .

[:0-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хорват, Аттила К.; Надьпал, Иштван (23 февраля 2015 г.). «Классификация часовых реакций». ХимияФизХим . 16 (3): 588–594. дои : 10.1002/cphc.201402806 . ПМИД 25425415 .

[3] Сюй, Л.; Хорват, АК (2014). «Возможный кандидат на классификацию часовой реакции, управляемой автокатализом: кинетика пентатионат-йодатной реакции» . Журнал физической химии . 118 (32): 6171–6180. Бибкод : 2014JPCA..118.6171X . дои : 10.1021/jp5057573 . ПМИД 25068832 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[4] Валкай, Л.; Чеко, Г.; Хорват, АК (2015). «Первоначальное поведение сумасшедших часов, вызванное неоднородностью, в реакции йодат-мышьяковистая кислота в буферной среде в условиях перемешивания» . Физ хим хим физ . 17 (34): 22187–22194. Бибкод : 2015PCCP...1722187V . дои : 10.1039/c5cp02572a . ПМИД 26239390 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[5] Бриггс, Томас С.; Раушер, Уоррен К. (1 июля 1973 г.). «Колеблющиеся йодные часы». Журнал химического образования . 50 (7): 496. Бибкод : 1973ЖЧЭд..50..496Б . дои : 10.1021/ed050p496 . ISSN 0021-9584 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]