Reazione di Briggs-Rauscher

La reazione di Briggs-Rauscher (detta anche "pendolo chimico") è un esempio di reazione oscillante caratterizzata dal visibile cambiamento periodico di colore assunto dalla soluzione. L'uso della salda d'amido permette di evidenziare tale carattere oscillante passando da una colorazione chiara (colore giallo ambra) al blu scuro e viceversa, nell'arco di un determinato intervallo di tempo.

Reazioni coinvolte

La reazione globale è:

${\ce {IO3^{-}\ +\ 2H2O2\ +\ CH2(CO2H)2\ +\ H^{+}->ICH(CO2H)2\ +\ 2O2\ +\ 3H2O}}$

che avviene attraverso dei passaggi radicalici e non radicalici intermedi, dipendenti dalla concentrazione di ioni ioduro ${\ce {I^{-}}}$:

${\ce {IO3^{-}\ +\ 2H2O2\ +\ H^{+}->HIO\ +\ 2O2\ +\ 2H2O}}$

${\ce {HIO\ +\ CH2(CO2H)2->ICH(CO2H)2\ +\ H2O}}$

La prima reazione corrisponde alla riduzione dello iodato ad acido ipoiodoso (${\ce {HIO}}$).

La seconda reazione corrisponde all'$\alpha -$alogenazione dell'acido malonico.

La riduzione dello iodato avviene secondo un meccanismo di reazione radicalico oppure non radicalico:

• avviene per via radicalica (e con una velocità di reazione più elevata) quando la concentrazione dello ione ${\ce {I^{-}}}$ è bassa;
• avviene per via non radicalica (e con una velocità di reazione più bassa) quando la concentrazione dello ione ${\ce {I^{+}}}$ è elevata.

Svolgimento in laboratorio

Per realizzare la reazione di Briggs-Rauscher in laboratorio sono necessari i seguenti reagenti:

• perossido di idrogeno (soluzione al 35% in peso)
• acido solforico (concentrato al 99%, d= 1,844)
• iodato di potassio
• solfato manganoso
• acido malonico
• amido: (C₆H₁₀O₅)_n.

Questa è la sequenza di operazioni da eseguire:

• si riempie un becher (A) con perossido di idrogeno diluito (250 ml);
• si aziona un agitatore magnetico in un altro becher (B) colmo d'acqua (1 L), quindi si versa l'acido solforico (9 mL) attraverso una pipetta in vetro e si aggiunge la polvere di iodato di potassio (43 g). Si versa acqua bollente per favorire la dissoluzione dello iodato;
• in un terzo becher (C) viene messa acqua bollente, quindi vengono disciolti amido (0,3 g), acido malonico (15,5 g) e solfato manganoso (3 g);
• i contenuti dei becher B e C vengono miscelati tra loro da un agitatore magnetico;
• alla miscela di B e C si aggiunge il contenuto del becher A.

A questo punto, si osservano dei cambiamenti cromatici periodici, dovuti allo iodio (giallo ambra) e al complesso dell'amido con lo iodio (blu scuro).

Bibliografia

• R. Cervellati, B. Mongiorgi, Inhibition of Chemical Oscillations by Bromide Ion in the Briggs-Rauscher Reaction, Int. J. Chem. Kinet., 1998, 30, 641-6
• R. Cervellati, P. Fetto, Effetto di sostanze sottrattrici di radicali liberi nella reazione oscillante di Briggs-Rauscher, CnS-La Chimica nella Scuola, 2000, XXII