Reação do relógio de iodo - Iodine clock reaction

Reação do relógio de iodo (variação do persulfato)

A reação do relógio de iodo é um experimento clássico de demonstração do relógio químico para mostrar a cinética química em ação; foi descoberto por Hans Heinrich Landolt em 1886. A reação do relógio de iodo existe em várias variações, cada uma envolvendo espécies de iodo ( íon iodeto , iodo livre ou íon iodato ) e reagentes redox na presença de amido . Duas soluções incolores são misturadas e a princípio não há reação visível. Após um curto intervalo de tempo, o líquido repentinamente muda para um tom de azul escuro devido à formação de um complexo triiodeto-amido . Em algumas variações, a solução irá alternar repetidamente de incolor para azul e de volta para incolor, até que os reagentes se esgotem.

Variação do peróxido de hidrogênio

Este método começa com uma solução de peróxido de hidrogênio e ácido sulfúrico . A isso é adicionada uma solução contendo iodeto de potássio , tiossulfato de sódio e amido . Existem duas reações ocorrendo simultaneamente na solução.

Na primeira reação lenta, o iodo é produzido:

H
2
O
2
+ 2 I-
+ 2 H+
eu
2
+ 2 H
2
O

Na segunda reação rápida, o iodo é reconvertido em 2 íons iodeto pelo tiossulfato:

2 S
2
O2−
3
+ I
2
S
4
O2−
6
+ 2 I-

Depois de algum tempo, a solução sempre muda de cor para um azul muito escuro, quase preto.

Quando as soluções são misturadas, a segunda reação faz com que o iodo seja consumido muito mais rápido do que é gerado , e apenas uma pequena quantidade de iodo está presente no equilíbrio dinâmico . Uma vez que o íon tiossulfato tenha se exaurido, essa reação para e a cor azul causada pelo complexo iodo-amido aparece.

Qualquer coisa que acelere a primeira reação encurtará o tempo até que a solução mude de cor. Diminuindo o pH (aumentando H+
concentração), ou aumentar a concentração de iodeto ou peróxido de hidrogênio irá encurtar o tempo. Adicionar mais tiossulfato terá o efeito oposto; levará mais tempo para que a cor azul apareça.


Além de usar tiossulfato de sódio como substrato, a cisteína também pode ser usada.

iodeto de iodeto de potássio é convertido em iodo na primeira reação:

2 eu-
+ 2 H + + H 2 O 2 → I 2 + 2 H 2 O

O iodo produzido na primeira reação é reduzido de volta a iodeto pelo agente redutor , cisteína. Ao mesmo tempo, a cisteína é oxidada em cistina.

2 C 3 H 7 NO 2 S + I 2 → C 6 H 12 N 2 O 4 S 2 + 2 I-
+ 2 H +

Semelhante ao caso do tiossulfato, quando a cisteína se esgota, a cor azul aparece.

Variação de iodato

Um protocolo alternativo usa uma solução de íon iodato (por exemplo iodato de potássio) ao qual uma solução acidificada (novamente com ácido sulfúrico ) de bissulfito de sódio é adicionada.

Neste protocolo, o íon iodeto é gerado pela seguinte reação lenta entre o iodato e o bissulfito:

IO-
3
+ 3 HSO-
3
eu-
+ 3 HSO-
4

Esta primeira etapa é a etapa de determinação da taxa. Em seguida, o iodato em excesso oxidará o iodeto gerado acima para formar iodo:

IO-
3
+ 5 I-
+ 6 H+
→ 3 I
2
+ 3 H
2
O

No entanto, o iodo é reduzido imediatamente de volta a iodeto pelo bissulfito:

eu
2
+ HSO-
3
+ H
2
O
→ 2 I-
+ HSO-
4
+ 2 H+

Quando o bissulfito é totalmente consumido, o iodo sobreviverá (ou seja, sem redução pelo bissulfito) para formar o complexo azul escuro com amido.

Variação de persulfato

Esta reação de relógio usa persulfato de sódio , potássio ou amônio para oxidar íons de iodeto a iodo . O tiossulfato de sódio é usado para reduzir o iodo de volta a iodeto antes que o iodo possa complexar com o amido para formar a cor preta azulada característica.

O iodo é gerado:

2 eu-
+ S
2
O2−
8
eu
2
+ 2 SO2−
4

E então é removido:

eu
2
+ 2 S
2
O2−
3
→ 2 I-
+ S
4
O2−
6

Uma vez que todo o tiossulfato é consumido, o iodo pode formar um complexo com o amido. O persulfato de potássio é menos solúvel (cfr. Site Salters), enquanto o persulfato de amônio tem uma solubilidade mais alta e é usado na reação descrita nos exemplos da Universidade de Oxford.

Variação de clorato

Uma sequência experimental de relógio de iodo também foi estabelecida para um sistema que consiste em iodo-iodeto de potássio , clorato de sódio e ácido perclórico que ocorre por meio das seguintes reações.

O triiodeto está presente em equilíbrio com o ânion iodeto e o iodo molecular :

eu-
3
eu
2
+ I-

O íon cloreto oxida o íon iodeto em ácido hipoiodoso e ácido cloroso na etapa lenta e determinante da taxa :

ClO-
3
+ I-
+ 2 H+
HOI + HClO
2

O consumo de clorato é acelerado pela reação de ácido hipoiodoso a ácido iodo e mais ácido cloroso:

ClO-
3
+ HOI + H+
HIO
2
+ HClO
2

Mais autocatálise quando o ácido iodo recém-gerado também converte clorato na etapa de reação mais rápida:

ClO-
3
+ HIO
2
IO-
3
+ HClO
2

Neste relógio, o período de indução é o tempo que leva para o processo autocatalítico começar, após o qual a concentração de iodo livre cai rapidamente conforme observado por espectroscopia UV-visível .

Veja também

Referências

links externos