IODINE CLOCK REACTION

di Davide Galbiati

La Iodine clock reaction fu scoperta da Hans Heinrich Landolt nel 1886. Hans Heinrich Landolt (Zurigo 1831 - Berlino 1910), professore nelle università di Bonn (1857) e di Berlino (1880) e chimico, compì anche studi pionieristici di chimica fisica.

Ci sono 4 varianti di queste reazioni. Qui è descritta la variante con perossido d’idrogeno.
Attenzione: l’acido solforico a queste concentrazioni è molto corrosivo.

Reagenti SOL. A:

·        Soluzione acido solforico (H₂SO₄), 10 mL (diluire circa 1.10 mL di acido solforico 98% in 10 mL di acqua distillata)

·        Perossido d’idrogeno 3%(H₂O₂), 10 mL

·        Acqua distillata, 80 mL

Reagenti SOL. B:

·        Soluzione di tiosolfato di sodio (Na₂S₂O₃), 20 mL (sciogliere 0.05 g di soluto in 20 mL di acqua distillata). Prodotto usato prima nella fotografia come fissante.

·        Soluzione di ioduro di potassio (KI), 5 mL (sciogliere 2 g di soluto in 5 mL di acqua distillata). Anche questo usato in fotografia.

·        Soluzione concentrata di amido, 30 mL (due cucchiaini in 100 mL di acqua distillata)

·        Acqua distillata, 45 mL

Strumentazione:

·        Comune vetreria da laboratorio

·        Fornello/piastra

Formare la SOL. A con la soluzione di acido solforico, acqua distillata e perossido d’idrogeno,  poi diluire fino a volume di 100 mL. La soluzione si scalda un po’.
Formare la soluzione concentrata di amido sciogliendo 2 cucchiaini di amido in 100 mL di acqua distillata. Scaldare la soluzione e farla schiarire un po’. Se necessario filtrare.
 Formare la SOL. B  con la soluzione di tiosolfato di sodio, ioduro di potassio e 30 mL di soluzione di amido concentrata già preparata. Portare poi a volume di 100 mL. Non avvengono reazioni apparenti.
Ora mischiare 50 mL di SOL. A con un ugual volume di SOL. B.
 Dopo esattamente 9 s la soluzione cambia repentinamente colore da trasparente a blu profondo.
Ora diluire le soluzioni rimaste con altri 50 mL di acqua distillata ciascuna e mischiarle. Dopo esattamente 18 s la soluzione cambia colore.

SOL. A e SOL. B

Conclusione:

Mischiando le soluzioni avvengono 4 reazioni:

H₂O₂ + 2I⁻ + 2H⁺ → I₂ + 2H₂O

Quando lo ioduro di potassio si scioglie, lo ione ioduro reagisce con l’acqua ossigenata e con lo ione idrogeno (H⁺) fornito dall’acido solforico. Questa reazione è la più lenta.

2S₂O₃²⁻ + I₂ → S₄O₆²⁻ + 2I⁻

Appena lo iodio elementare si forma,  prima che colori la soluzione, esso viene ridotto nuovamente a ioduro dallo ione riducente tiosolfato. Questo è il motivo per cui la soluzione non scurisce subito. Inoltre questa reazione è più veloce della prima, quindi, a maggior ragione, la soluzione non scurisce per lo iodio elementare.

I₂ + I^-         I₃^-

Quando il tiosolfato si consuma, poiché è largamente in difetto, in soluzione rimangono iodio elementare e ioni ioduro. Questi reagiscono formando lo ione triioduro.

2I₃ + amido           amido-I3 + I^-

Lo ione triioduro reagisce con l’amilosio presente nella salda d'amido, venendo incluso nella struttura ad elica con la formazione di un complesso di colore blu-violaceo. I meccanismi chimici per cui avviene la reazione, tuttavia, non sono ancora del tutto chiari.

Se dimezziamo o raddoppiamo le quantità di un reagente oppure del solvente, automaticamente si dimezzano o raddoppiano  i tempi di reazione. Per questo motivo le clock reactions possono essere controllate. Nell’esperimento si noti che la prima volta la reazione avviene dopo 9 s, la seconda dopo 18 s.

Varianti:

·        Variante con iodato

·        Variante con persolfato

·        Variante con clorato