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 いろんな液ををいれると色が3つぐらいの色にループする様に変化する反応。だんだんとではなく突然変化するのが特徴。化学班勧誘用の定番実験。その動画をクラスの人に見せたところかなり引きは良かったので4月の班活動紹介でやったときはよくみえていなかったようである。
 2004年にこの研究をしていた様であるが、2009年度ではそれを引き継ぐことにした。今回は新兵器導電率計を使用し、イオンの状態を調べてみる計画。ちなみに色の変化が終わったあとの茶色の液体は 大量の酸素や二酸化炭素が発生し ヨウ素が昇華しコカコーラと称して飲ませることが可能。(自己責任でどうぞ)

問題点
 色は透明→黄色→紺(黒)→透明なはずなのに黄色⇔紺にしか見えない。薬品の量が適当だからか?
→ちゃんと定量的にやってみたら透明を確認。透明から黄色への移行は突然ではなくだんだんと変化する模様。

温度と周期の関係を表す公式完成!濃度版も作れたらいいな...

2009年日本学生科学賞県展最優秀賞受賞万歳!!

簡単に反応の進み方について

振動反応(化学班では主にB-R反応)は、ヨウ素酸カリウム・過酸化水素・マロン酸、あと適当に触媒と指示薬(デンプン)を加えて、前者3つの酸化・還元反応の繰り返しによって指示薬の色が変わっていくというもの。最終的には還元剤(H2O2,HCOOH)が尽きて反応はヨウ素が酸化された状態で終了する。
何故、周期的に反応が進むのかについて、詳しいことは論文などを読んでもらいたいが、大まかには溶液の各成分の濃度の変化によって平衡が変化し、物理で言う加速度みたいなのが働いているからとイメージすれば納得がいくかも。
(酸化がグーンと進んでそれが弱まる頃に還元がグーンと進みだす。次第に加速度的なものは弱まり、よって色の変化の周期が短くなる) 
反応が無色に戻らず黄色で止まるのは、還元の勢いが弱いからかもしれない。

あくまで.sigure//の浅い理解なので、間違ってたらスマソ。


分り辛い解説(専門的)


振動反応の一種Briggs-Rauscher反応の反応機構を解説。
化学班2009年度論文「Briggs-Rauscher反応に関する研究」より引用

― ここから ―
 ここでは文献を調査して分かった反応機構について記述する。
 反応機構はまだ完全には分かっていないようだが、振動を説明する骨格は示されているのでそれをもとにした。
 振動を説明する反応の全体は以下の式で表される。
①IO3-+2H2O2+CH2(COOH)2+H+→ICH(COOH)2+2O2+3H2O
 この変化は以下の3つの式で表される。
②IO3-+2H2O2+H+→HOI+2O2+2H2O
③I-+HOI+H+→I2+H2O
④I2+CH2(COOH)2→ICH(COOH)2+H++I-
 また、②には二種類の過程、ラジカル過程と非ラジカル過程がある。
 ラジカル過程は以下の式で表される。
⑤IO3-+ HIO2 + H+→2IO2・+H2O
⑥IO2・+Mn2++H2O→HIO2+Mn(OH)2+
⑦Mn(OH)2++H2O2→Mn2++H2O+HOO・
⑧2HOO・→H2O2+O2
⑨2HIO2→IO3-+ HOI+H+
 ⑤でIO2・を2つ生成するのに対して、⑥ではIO2・を1つ消費するので、⑤と⑥は1:2の割合で起こる。よって、HIO2は⑤と⑥を合わせると一つ消費して二つ生成するので、それにより⑤の反応速度が増し、⑥の反応速度も増し、それによりさらに⑤の反応速度が増す……という自触媒反応になっている。ただし、⑨の反応速度も増すので、IO3-が急速に消費されるわけではない。この過程は③が消費するよりも速くHOIを生成するので、この過程が進行しているときはHOIの量は増える。
 非ラジカル過程は以下の式で表される。
⑩IO3-+I-+2H+→HIO2+HOI
⑪HIO2+I-+H+→2HOI
⑫HOI+H2O2→I-+O2+H++H2O
 この反応はI-を触媒としており、⑪と⑫は1:2の割合で起こる。しかし、⑩はゆっくり反応するので、HIO2の供給が遅く、自触媒反応にはならない。この過程は③が消費するよりも遅くHOIを生成するので、この過程が進行しているときはHOIの量は減る。
上記の反応が振動の骨格を形成している。まず、以下の反応式により、HIO2が生じる。
⑬IO3-+ H2O2+ H+→HIO2+ O2+ H2O
HIO2が生じたことにより、HIO2を触媒とするラジカル過程が進行する。ラジカル過程は自触媒反応なので、HOIの濃度が急速に増加する。そして、⑫によりI-に還元される。また、そのI-がHOIと③で反応し、I2が生成する(このときに琥珀色になる)。I2はマロン酸と反応し、I-を生成するが、この反応は遅く、I2はすぐには減少しない。[I-]が[HOI]を上回ると、I-はI2やデンプンとヨウ素デンプン反応を起こし、紺色を呈する。[I-]の増加により、⑪と⑨がHIO2を⑤と⑥の自触媒反応が生成するより速く消費すると、ラジカル過程は停止し、非ラジカル過程が進行する。③は非ラジカル過程がHOIを生成する速度よりも速く消費し、⑪で生成され⑫でI-に戻るはずだったHOIも消費され、[I-]は減少していく。[I-]が減少していくにつれてI2の生成速度が落ち、④により消費されていくので、色は無色に戻る。[I-]が減少したことにより、⑪は⑤と⑥がHIO2を生成するより遅くなり、⑤と⑥による自触媒反応が再開し、ラジカル過程が進行する。この反応による振動はIO3-またはマロン酸がなくなるまで続く。
確認はされていないが、B-R反応と類似したB-Z反応に存在する化学反応式をB-R反応で使われる物質に置き換えた以下の式が存在する可能性がある。
⑭ICH(COOH)2+4Mn(OH)2+→HCOOH+2CO2+4Mn2++I-+H++2H2O
― 引用終了 ― 
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