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Oszillierende Reaktion

Oszillierende Reaktion. Martina Benz, Hendrik Höhnle, Thomas Müller. Was ist eine oszillierende Reaktion?. Unter einer Oszillierenden Reaktion versteht man eine Reaktion, die nicht linear, sondern periodisch abläuft.

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Oszillierende Reaktion

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Presentation Transcript

  1. Oszillierende Reaktion Martina Benz, Hendrik Höhnle, Thomas Müller

  2. Was ist eine oszillierende Reaktion? Unter einer Oszillierenden Reaktion versteht man eine Reaktion, die nicht linear, sondern periodisch abläuft. Es handelt sich dabei eigentlich um eine Klasse von Reaktionen, wobei als oszillierender Katalysator ein Redoxsystem anwesend ist, dessen oxidierte und reduzierte Form sich nur um eine Oxidationsstufe unterscheiden.

  3. Die wichtigsten oszillierenden Reaktionen

  4. Die Briggs-Rauscher-Reaktion Lösung A: 4,3 g Kaliumiodat in 100 ml Wasser Lösung B: 100 ml 10%ige Wasserstoff-peroxidlösung Lösung C: 1,6 g Malonsäure, 0,3 g Mangansulfat, 3 ml 1%ige Stärkelösung und 2 ml 60%ige Perchlorsäure werden in 40-50 ml demineralisiertem Wasser gelöst und auf 100 ml aufgefüllt

  5. Mn2+ Die Briggs-Rauscher-Reaktion Gesamtreaktion: IO3- + 2 H2O2 + CH2(COOH)2 + H3O+ ICH(COOH)2 + 2 O2 + 4 H2O Erklärt diese Reaktionsgleichung die Oszillation? Nein!

  6. HOI+I-+H3O+ HIO2+I-+H3O+ IO3-+I-+2H3O+ 2HIO2+H2O IO3-+HIO2+H3O+ IO2•+HOI Iod-System: I2+2H2O 2HIO+H2O HIO2+HOI+H2O IO3-+HOI+H3O+ 2IO2•+2H2O HIO2+IO• Sauerstoff-System: HO•+HIO2 2HOO• H2O+HOO• H2O2+O2 HOI+H2O2 HIO2+H2O2 IO3-+H2O2+H3O+ HOO•+IO3-+H3O+ HOO•+I2+H2O Iod-Reduktions-System: I-+O2+H3O+ HOI+O2+H2O HIO2+O2+2H2O O2+2H2O+IO2 • O2+H3O++I-+I• Zu Komplex!!! HOI+HO• HOI+I• HIO2+HO• H2O2+IO• HIO2+HO• H2O+IO• Mn2++I•+2H2O I•+H2O2 HO•+I2 IO•+H2O2 HOO•+HOI HOO•+HOI HO•+HOI HOO•+I-+H3O+ Iod-Oxidations-System: Mangan-System: IO2•+Mn2++H2O Mn(OH)2++H2O2 Mn(OH)2++HOI HO•+Mn2+ Mn(OH)2++I-+H3O+ HIO2+Mn(OH)2+ Mn2++H2O+HOO• Mn2++H2O+IO• Mn(OH)2+ Mn2++I•+2H2O HO • +RH R•+H2O2 RH I2+Enol+H2O HOI+Enol Organische-Säure-System: H2O+R• ROH+HO• Enolform RI+I-+H3O+ RI+H2O Die Briggs-Rauscher-Reaktion Alle Reaktionsgleichungen:

  7. Die Briggs-Rauscher-Reaktion Wir brauchen Gleichungen die uns die Oszillation erklären! Diese Gleichungen sind in Prozesse eingeteilt: Prozess A Prozess B Prozess C

  8. Prozess A I-+IO3-+2H3O+ I-+HIO2+H3O+ 3I-+3HOI+3H3O+ 5I-+IO3-+6H3O+ HIO2+HOI+2H2O 2HOI+H2O 3I2+6H2O 3I2+9H2O A1 A2 3I2+3CH2(COOH)2+3H2O 3ICH(COOH)2+3I-+3H3O+ WICHTIG!!! Diese Reaktion läuft nur ab, wenn die Iodid Konzentration über einem Kritischen Wert liegt (c(I-)>ckrit)

  9. Prozess B HIO2+IO3-+H3O+ 2•IO2+2[Mn(H2O)6]2+ Autokatalyse des HIO2: IO3-+HIO2+2[Mn(H2O)6]2+ +H3O+ 2•IO2+2H2O 2HIO2+2[Mn(H2O)5(OH)]2+ 2HIO2+2[Mn(H2O)5(OH)]2++ 2H2O B1 2HIO2+H2O HIO+IO3-+H3O+ B2 WICHTIG!!! Diese Reaktion läuft nur ab, wenn die Iodid Konzentration unter einem Kritischen Wert liegt (c(I-)<ckrit)

  10. Prozess C 2[Mn(H2O)5(OH)]2++2H2O2 2•OOH HIO+H2O2 2H2O2+2[Mn(H2O)5(OH)]2+ +HIO 2[Mn(H2O)6]2++2•OOH H2O2+O2 O2+I-+H3O+ 2O2+2[Mn(H2O)6]2++I-+H3O+ C WICHTIG!!! Diese Reaktion bildet neues Iodid (I-), so dass der Prozess A wieder starten kann.

  11. Prozess A c(I-)>ckrit Prozess B c(I-)<ckrit 5I-+IO3-+6H3O+ 3I2+3CH2(COOH)2+ 3H2O 3CH2(COOH)2+IO3-+2I-+3H3O+ 3I2+9H2O 3ICH(COOH)2+3I-+3H3O+ 3ICH(COOH)2+ 6H2O IO3-+HIO2+ 2[Mn(H2O)6]2++H3O+ 2HIO2+H2O IO3-+4[Mn(H2O)6]2++ H3O+ 2HIO2+2H2O+ 2[Mn(H2O)5(OH)]2+ HIO+IO3-+H3O+ HIO+3H2O+ 4[Mn(H2O)5(OH)]2+ 2H2O2+2[Mn(H2O)5(OH)]2++HIO 2O2 + 2[Mn(H2O)6]2+ + I- + H3O+ Prozess C Zusammenfassung

  12. Wie kommen die Farben zustande? Wenn die Iod und Iodid Konzentrationen groß sind bildet das Iod mit der Stärke den blauen Iod-Stärke-Komplex. Wenn die Iod Konzentrationen groß ist, aber die Iodid Konzentration klein färbt sich die Lösung gelb-braun (Iod). Wenn sowohl die Iod als auch die Iodid Konzentration klein ist bleibt die Lösung farblos.

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