تجارب ممتعة 7 : تجربة تفاعل بريجز- راوشر (تفاعل الساعة المتذبذبة) (Briggs-Rauscher Reaction (Oscillating Clock

Posted in :

Akram Amir El Ali

August 22, 2021

تجارب كيميائية شيقة و ممتعة

رقم 7 : تجربة تفاعل بريجز- راوشر (تفاعل الساعة المتذبذبة) (Briggs-Rauscher Reaction (Oscillating Clock

يُعد تفاعل بريجز- راوشر (تفاعل الساعة المتذبذبة) من التفاعلات الكيميائية الشيقة والتي فيها يتم التحول من اللون الكهرماني الصافي إلى الأزرق الداكن عدة مرات قبل أن ينتهي أخيرًا كخليط أزرق مسود.

كيف نجري تفاعل بريجز- راوشر (Briggs-Rauscher Reaction (Oscillating Clock
إن إجراء تفاعل بريجز- راوشر سهل للغاية، فما عليك إلا أن تحضر ثلاثة محاليل مختلفة و تعمل على خلطها لبدء التفاعل.

ملاحظة: للحصول على أفضل النتائج ، قم بإعداد المحاليل قبل وقت قصير من التفاعل (أو على الأقل احفظها بعيدًا عن الضوء)، حيث تعمل الأشعة فوق البنفسجية الناتجة عن ضوء الشمس أو أضواء الفلورسنت على تحلل بعض المواد المتفاعلة أو جعلها تتفاعل مع بعضها البعض ، مما يقلل من تأثيرها.

المواد الأدوات
– 43 جرام يودات البوتاسيوم (KIO₃)
– حمض الكبريتيك المركز (H₂SO₄)
– 15.6 جرام حمض مالونيك (HOOCCH₂COOH)
– 3.4 جرام من كبريتات المنغنيز أحادي الماء (MnSO₄. H₂O)
– 4 جرام من النشا سريع الذوبان
– فوق أكسيد الهيدروجين (H₂O₂) تركيز 30٪
– ماء مقطر
– كأس زجاجي سعة 1 لتر
– دوارق و كؤوس للخلط
– جهاز تقليب مغناطيسي
– قضيب تقليب مغناطيسي
– ملعقة بلاستيكية

تجهيز المحاليل لتفاعل بريجز- راوشر

قم بعمل المحاليل الثلاثة التالية:

المحلول الأول : قم بتذويب 43 جم من يودات البوتاسيوم في حوالي 800 مل من الماء المقطر، ثم أضف إلى المحلول السابق 4.5 مل من حمض الكبريتيك المركز . قم بخلك المحلول جيدا حتى تذوب يودات البوتاسيوم، و من ثم خفف المحلول إلى 1 لتر.
المحلول الثاني : قم بتذويب 15.6 جرام من حمض المالونيك و 3.4 جرام من كبريتات المنغنيز أحادي الهيدرات في حوالي 800 مل من الماء المقطر، ثم أضف إلى الخليط السابق 4 جرامات من النشا . أخلط جيدا حتى تذوب المواد الصلبة و من ثم خفف المحلول إلى 1 لتر.
المحلول الثالث : ضع 400 مل من 30٪ فوق أكسيد الهيدروجين في كأس زجاجي ثم خفف إلى 1 لتر.

ملاحظة تغيير التركيز يؤثر على شدة الألوان ومعدل “التفاعل” فقط .

كيفية إجراء تفاعل بريجز-راوشر

– ضع قضيب التقليب المغناطيسي في كأس سعة 1 لتر و ضع الكأس على جهاز التقليب المغناطيسي.
– ضع في الكأس 300 مل من المحلول الأول و 300 مل من المحلول الثاني .
– قم بتشغيل جهاز التقليب واضبط سرعته بحيث يصبح التقليب بسرعة معتدلة.
– أضف إلى الخليط السابق 300 مل من المحلول الثالث.

ملاحظة: تأكد من خلط المحلولين الاول و الثاني تمامًا قبل إضافة المحلول الثالث وإلا فلن ينجح التفاعل .

تحذيرات الأمن و السلامة عند إجراء التفاعل و كيفية التخلص من مخلفات التفاعل

من بين المواد الكيميائية المستخدمة في هذا التفاعل المواد الكاوية والعوامل المؤكسدة، لذلك لا تلمس المواد الكيميائية أو المحاليل.
ارتدِ القفازات والنظارات الواقية. و إذا أمكن حاول أن تجري التفاعل في خزانة طرد الغازات. خلاف ذلك ، قم بإجراء التفاعل في مكان جيد التهوية.
للتخلص من مخلفات التفاعل ، أضف حوالي 10 جم ثيوكبريتات الصوديوم لمعادلة اليود إلى يوديد. واخلط المحلول جيدا حتى يصبح المحلول عديم اللون. هذا التفاعل طارد للحرارة ، لذا توقع أن يصبح ساخنًا. بمجرد أن يبرد ، صب الخليط المتعادل في شبك الصرف الصحي مع صب كمية كبيرة من الماء .

كيف يعمل تفاعل بريجز-راوشر
في حين أن التفاصيل المحددة للتفاعل معقدة نوعًا ما ، فإن التفاعل الكلي يمكن تبسيطه كما يأتي:

IO₃^– + 2H₂O₂ + CH₂(CO₂H)₂ + H + → ICH(CO₂H)₂ + 2O₂ + 3H₂O

و في الحقيقة تحدث عمليتان في هذا التفاعل ، و تشمل كل عملية على العديد من التفاعلات الفردية.

و تتضمن العملية التي لا تشمل على شقوق حرة الاستهلاك البطيء لليود الحر بواسطة حمض المالونيك، و تحدث هذه العملية في وجود اليود.
أما العملية التي تتطلب وجود شقوق حرة للمنغنيز و غيرها ، فإن فيها يتم تحويل اليود و فوق أكسيد الهيدروجين إلى اليود والأكسجين بوجود محفز.

ملاحظات هامة:

ينتج عن استخدام المحاليل المخففة دورات تقلبات لونية أكثر و أسرع . ومع ذلك ، فإن الألوان النتاجة تكون باهتة.
يؤدي استبدال حمض المالونيك بمحاليل أخرى أخرى ، مثل الأسيتيل أسيتون (CH₃COCH₃COCH₃) أو الأسيتون (CH₃COCH₃) إلى تغيير نمط التقلب اللوني في التفاعل.
ينتج عن استبدال النشا بصبغة فلورية بحدوث تفاعل يتوهج تحت الضوء فوق البنفسجي.