Zegar jodowy
Prosto, ale efektownie!
Doświadczenie nazywane zegarem jodowym jest często prezentowane na wszelkich pokazach chemicznych. Jest ono proste w wykonaniu, nie wymaga trudnodostępnych substancji chemicznych i zapewnia fascynujący efekt wizualny.
Zegar jodowy jest jedną z tak zwanych reakcji zegarowych, które polegają na sprzężeniu dwóch równoległych reakcji: szybkiej i powolnej. Efekt objawia się zwykle zmianą barwy roztworu zachodzącą nagle po pewnym czasie.
Czego potrzebujemy?
Wszystkie potrzebne substancje chemiczne są łatwo dostępne:
- skrobia ziemniaczana,
- jodyna,
- nadtlenek wodoru 3% (woda utleniona),
- witamina C (kwas askorbinowy)
Ostrzeżenie: W tym doświadczeniu nie występują żadne silnie trujące substancje, jednak należy zachować ostrożność jak zawsze przy pracy z substancjami chemicznymi. W przypadku jodyny należy zachować ostrożność, ponieważ plamy jodu są trudne do usunięcia. Autor nie bierze jakiejkolwiek odpowiedzialności za wszelkie mogące powstać szkody. Robisz to na własne ryzyko!
Należy przygotować roztwór kwasu askorbinowego przez rozpuszczenie jednej tabletki (100mg) w około 25cm3 wody destylowanej. Skrobia nie rozpuszcza się w zimnej wodzie; niewielką jej ilość należy rozprowadzić we wrzącej wodzie. Przygotowane roztwory jest wygodnie przelać do odpowiednich buteleczek, np. z tworzywa sztucznego:
Zaczynamy pokaz!
W czasie pokazu musimy wykonać następujące czynności w podanej kolejności:
- Do zlewki wlewamy kilka kropli jodyny,
- dodajemy powoli tyle roztworu kwasu askorbinowego, aby roztwór się odbarwił,
- dodajemy kilka kropli roztworu skrobi,
- dodajemy 10cm3 wody destylowanej,
- wlewamy 15cm3 wody utlenionej,
- mieszamy powstały bezbarwny roztwór i obserwujemy zmiany.
Zachowanie przedstawionej kolejności dodawania substancji jest bardzo ważne!
Powstały roztwór jest całkowicie bezbarwny. Jednak po niedługim czasie cały roztwór w jednej chwili zmienia barwę na granatowo-czarną! Film z przeprowadzonego przeze mnie doświadczenia prezentuję poniżej:
Wyjaśnienie
By wyjaśnić mechanizm obserwowanej reakcji musimy wspomnieć parę słów o kwasie askorbinowym czyli witaminie C. Jest to organiczny związek chemiczny będący pochodną glukozy o wzorze sumarycznym C6H8O6. Wzór strukturalny:

Jodyna zawdzięcza swoją brunatną barwę rozpuszczonemu w niej jodowi. Dzięki dodatkowi kwasu askorbinowego jod zostaje zredukowany do jonów jodkowych, które nie dają w roztworze żadnej barwy (następuje odbarwienie). Redukcja jodu jest zjawiskiem powolnym. Nadtlenek wodoru ma działanie przeciwne: szybko utlenia jodki do wolnego jodu. Jest to jednak możliwe dopiero po wyczerpaniu zapasu kwasu askorbinowego. Właśnie to jest odpowiedzialne za opóźnienie wystąpienia zmiany barwy. W momencie wyczerpania w roztworze kwasu askorbinowego dochodzi do gwałtownego utlenienia jodków. W roztworze pojawia się stosunkowo duża ilość wolnego jodu, który wiążąc się ze skrobią daje ciemnogranatowe zabarwienie.
Długość oczekiwania na zabarwienie się roztworu można regulować w szerokim zakresie przez modyfikację ilości dodanego kwasu askorbinowego.
Innym przykładem zegara chemicznego jest cysteinowy zegar z błyskiem.
Życzę miłej i pouczającej zabawy:)
Literatura dodatkowa:
- Landolt, H., Ueber die Zeitdauer der Reaction zwischen Jodsäure und schwefliger Säure, Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 19 (1), 1886, str. 1317-1365,
- Oliveira A. P., Faria R. B., The chlorate-iodine clock reaction, Journal of the American Chemical Society, 127 (51), 2005, str. 18022–18023,
- Wright S. W., The vitamin C clock reaction, Journal of Chemical Education, 79 (1), 2002, str. 41,
- Wright S. W., Tick Tock, a Vitamin C Clock, Journal of Chemical Education, 79 (1), 2002, str. 40A.
Marek Ples