ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์

นาฬิกาเคมีที่สลับระหว่างไม่มีสี อำพัน และน้ำเงินเข้ม

Classroom Demonstrations Advanced (University) 40 นาที ~$20.00

วัตถุประสงค์

สังเกตปฏิกิริยาออสซิลเลตทางเคมีที่สลับไปมาระหว่างสามสถานะสีที่แตกต่างกันซ้ำ ๆ เพื่อแสดงให้เห็นจลนพลศาสตร์เคมีแบบไม่เชิงเส้น

ความเป็นมา

The Briggs-Rauscher reaction is one of the most visually stunning demonstrations of oscillating chemical kinetics. Three solutions are mixed, and the resulting solution spontaneously cycles between colorless, amber, and deep blue states for several minutes. The oscillations occur because two competing reaction pathways alternately dominate: a radical pathway (producing I₂, which reacts with starch to form the blue color) and a non-radical pathway (consuming I₂, clearing the blue).

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • 30% H₂O₂ causes burns — handle with extreme care
  • H₂SO₄ is corrosive
  • KIO₃ is an oxidizer
  • Wear face shield during mixing step
  • Do not lean over the reaction vessel

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles gloves lab_coat

วัสดุ

  • Potassium iodate (KIO₃) (4.3 g)
    Solution A component
  • Malonic acid (CH₂(COOH)₂) (1.6 g)
    Solution B component
  • Manganese(II) sulfate (MnSO₄) (0.4 g)
    Solution B catalyst
  • Starch solution (1%) (5 mL)
    Solution B indicator
  • Hydrogen peroxide (30%) (50 mL)
    Solution C
  • Sulfuric acid (1M H₂SO₄) (20 mL)
    Solution A acidification
  • Distilled water (500 mL)

อุปกรณ์

Beakers (500 mL, 3 for solutions + 1 for mixing) Magnetic stirrer and stir bar Graduated cylinders White background paper

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

Prepare Solution A: Dissolve 4.3 g KIO₃ in 100 mL warm water. Add 20 mL of 1M H₂SO₄.

5 นาที Handle acid carefully
2

Prepare Solution B: Dissolve 1.6 g malonic acid and 0.4 g MnSO₄ in 100 mL water. Add 5 mL of 1% starch solution.

5 นาที
3

Prepare Solution C: Dilute 50 mL of 30% H₂O₂ to 100 mL with water.

3 นาที 30% H₂O₂ is corrosive
4

Set the magnetic stirrer to moderate speed. Pour all three solutions simultaneously into the large beaker on the stirrer.

2 นาที Step back after mixing
5

Observe: the solution cycles colorless → amber → deep blue → colorless, repeating for 5–15 minutes. Time the oscillation period.

15 นาที
6

Record the number of oscillations and the period of each cycle. Note how the period changes over time.

5 นาที
7

Discuss the mechanism: competing radical and non-radical pathways, the role of iodine and starch, and the concept of chemical oscillators.

5 นาที

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

The solution oscillates between colorless, amber, and deep blue 10–15 times before settling to a permanent dark blue. Each oscillation takes 10–30 seconds initially, with the period increasing as reactants are consumed.

การทำความสะอาด

The spent solution contains iodine and manganese. Collect in inorganic waste. Rinse all glassware. Clean the magnetic stir bar.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Classroom Demonstrations
ระดับความยาก
Advanced (University)
ระยะเวลา
40 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$20.00
ขั้นตอน
7
วัสดุ
7

การทดลองเพิ่มเติม

การแข็งตัวทันที: น้ำที่เย็นจัดเกินจุดแข็งตัว 120 min การเผาแมกนีเซียมในน้ำแข็งแห้ง 25 min การเรืองแสงเคมีกับลูมินอล 30 min ของเหลวนอนนิวตัน: อูบเลก 20 min คอลัมน์ความหนาแน่นสีรุ้ง 30 min บีกเกอร์ที่หายไป (การจับคู่ดัชนีหักเห) 15 min ปฏิกิริยาโซเดียมและน้ำ 25 min ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์ 30 min ปฏิกิริยานาฬิกาไอโอดีน 45 min ยาสีฟันช้าง 20 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์?
สังเกตปฏิกิริยาออสซิลเลตทางเคมีที่สลับไปมาระหว่างสามสถานะสีที่แตกต่างกันซ้ำ ๆ เพื่อแสดงให้เห็นจลนพลศาสตร์เคมีแบบไม่เชิงเส้น
How difficult is ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์?
This experiment is rated as Advanced (University). It takes approximately 40 minutes to complete.
What safety precautions are needed for ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์?
Key safety precautions include: 30% H₂O₂ causes burns — handle with extreme care; H₂SO₄ is corrosive; KIO₃ is an oxidizer.
What materials are needed for ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์?
The main materials required are: Potassium iodate (KIO₃), Malonic acid (CH₂(COOH)₂), Manganese(II) sulfate (MnSO₄), Starch solution (1%), Hydrogen peroxide (30%).
What results should I expect from ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์?
The solution oscillates between colorless, amber, and deep blue 10–15 times before settling to a permanent dark blue. Each oscillation takes 10–30 seconds initially, with the period increasing as reactants are consumed.