Weird Science

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:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

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:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Zaczy­namy pokaz!

W cza­sie pokazu musimy wyko­nać następu­jące czyn­no­ści w poda­nej kolej­no­ści:

  1. Do zlewki wle­wamy kilka kro­pli jodyny,
  2. doda­jemy powoli tyle roz­tworu kwasu askor­bi­no­wego, aby roz­twór się odbar­wił,
  3. doda­jemy kilka kro­pli roz­tworu skrobi,
  4. doda­jemy 10cm3 wody desty­lo­wa­nej,
  5. wle­wamy 15cm3 wody utle­nio­nej,
  6. 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:

Ilustracja

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:

Marek Ples

Aa