Oscillerende reacties

Oscillerende reacties

Bronvermelding

cc-by-nc-sa

Instituut voor Didactiek en Onderwijsontwikkeling Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen is de beheerder van de rechten van dit arrangement.
Nijenborgh 9, 9747 AG Groningen
tel. 0503634365 / fax 0503634500

Inleiding

Oscillerende reacties worden vaak genoemd als demonstratieproeven om verwondering te wekken voor scheikundige verschijnselen. In de jaren tachtig van de vorige eeuw nam de belangstelling toe vanwege de theorieën over zelforganiserende systemen en chaos10,11. Het is mogelijk deze reacties af te beelden met behulp van de computer.

 

Voorbeeld van een oscillerende reactie

 

De vele voorschriften2,3,5,7,8,9,12,13,14,15 voor oscillerende reacties blijken bij nader inzien variaties te zijn op twee basisreacties, namelijk die van Belousov-Zhabotinsky (B-Z, 1958) en die van Briggs-Rauscher (B-R, 19734). De laatste is een verbeterde versie uit één van de eerste publicaties over oscillerende reacties van Bray uit 19211. 

 Een oscillerende reactie kan pas optreden als voldaan is aan een aantal voorwaarden.

  1. De belangrijkste stoffen moeten in voldoende grote concentratie aanwezig zijn in een thermodynamisch open systeem.
  2. Het systeem moet niet dicht bij de evenwichtstoestand liggen.
  3. Eén van de reacties moet autokatalytisch zijn.
  4. De autokatalytische reactie moet via de concentratie van een bepaald deeltje gekoppeld zijn aan andere reacties; er moet dus feedback zijn.
  5. Er moeten twee verschillende stabiele stationaire toestanden bestaan met een bepaalde stof die op beide toestanden een verschillende invloed heeft.

 

Oscillerende reacties zijn dus niet, wat vaak geacht wordt, fluctuaties om de evenwichtstoestand. Het systeem oscilleert naar een evenwichtstoestand toe. In de buurt van de evenwichtstoestand stoppen de oscillaties (zie figuur 1).

 

                                                        figuur 1

 

Oscillerende reacties treden op in complexe systemen. Om de Belousov-Zhabotinsky-reactie te verklaren wordt gebruikt gemaakt van 19 reactiestappen met 21 verschillende deeltjes.

In dergelijke complexe systemen zijn volgens de huidige chaos-theorieën hele kleine veranderingen vaak bepalend voor de richting waarin het systeem zich ontwikkelt. Het uiteindelijke resultaat is dan ook vaak moeilijk voorspelbaar.

 

Het optreden van oscillaties in de complexe chemische systemen van B-Z en B-R is afhankelijk van concentratieverhoudingen, temperatuur, aanwezigheid van verontreinigingen (chloride-ionen hebben een sterk remmende werking), de totale hoeveelheid mengsel en plaatselijke concentratieverschillen, die mede afhankelijk zijn van de mate van roeren.

Bij het nawerken van de diverse voorschriften waren vaak geen oscillaties waarneembaar.

Als ze wel optreden is het meestal pas na enige tijd (bijvoorbeeld 10 minuten).

 

Een filmpje van Z-B reactie.

 

Versnelde B-Z reactie

Filmpje van een Bray reactie:

 

 

De uitvoeringen die worden beschreven, alhoewel niet voor 100% reproduceerbaar, blijken het meest geschikt.

Belousov-Zhabotinsky reacties

Belousov-Zhabotinsky I:

De meeste eenvoudige uitvoering van de B-Z-reactie maakt gebruik van een oplossing van kaliumbromaat, zwavelzuur, appelzuur en mangaan(II)sulfaat.

In plaats van appelzuur kan ook malonzuur of citroenzuur worden gebruikt. Het mangaan(II)sulfaat vormt een redoxkoppel:

waarbij dus slechts één elektron per Mn2+-ion betrokken is.

Dit is één van de voorwaarden voor het optreden van oscillaties. De optredende veranderingen in de concentraties van Mn2+ en Mn3+ zijn waarneembaar als een kleurverandering van rose (of kleurloos) naar geelbruin.

Belousov-Zhabotinsky II:

Het mangaan(II)sulfaat van B-Z-I kan vervangen worden door cerium(IV)sulfaat.

Het redoxkoppel is dan:

De optreden kleurverandering gaat van kleurloos naar geel.

 

Belousov-Zhabotinsky III:

Een andere redoxindicator is phenantroline-ijzer(II)sulfaat (ferroïne). Hier geldt:

Belousov-Zhabotinsky IV:

Hier wordt gewerkt met een mengsel van cerium (IV)-sulfaat en ferroïne.

Bij de B-Z reacties treden oscillaties op in de concentratieverhoudingen Mn2+ : Mn3+ of  Ce3+ : Ce4+ of ferroïne-Fe2+ : ferroïne-Fe3+. Deze oscillaties zijn als kleurveranderingen waarneembaar, en wel respectievelijk kleurloos-bruin, kleurloos-geel en rood-blauw. Tevens zijn er oscillaties in de concentraties van de bromide-ionen (niet zichtbaar) en de hoeveelheid gevormd koolstofdioxide (wel zichtbaar).

Reactiemechanisme

Het reactiemechanisme van de B-Z reactie kan (in vereenvoudigde vorm) beschreven worden voor een reactiemengsel van kaliumbromaat, malonzuur, cerium(IV)sulfaat, zwavelzuur en kaliumbromide.

Er zijn drie belangrijke deelreacties te onderscheiden, die niet geheel synchroon verlopen. Tijdens de oscillaties treden de volgende reacties op:

(1)    BrO3-(aq) + 2 Br-(aq) + 3 CH2(COOH)2(aq) + 3 H3O+(aq) → 3 BrCH(COOH)2 (aq) + 6 H2O(l)

waarin bromide-ionen omgezet worden.

(2)    BrO3-(aq) + 4 Ce3+(aq) + CH2(COOH)2(aq) + 5 H3O+(aq) → BrCH(COOH)2(aq) + 4 Ce4+(aq) + 9 H2O(l)

met vorming van cerium(IV)ionen.

(3)    4Ce4+(aq) + BrCH(COOH)2(aq) + 7H2O(l) → Br-(aq) + 4 Ce3+(aq) + HCOOH(aq) + 2 CO2(g) + 5 H3O+(aq)

met vorming van bromide-ionen en gelijktijdige omzetting van cerium(IV)-ionen.

 

Uit potentiometrische metingen is gebleken dat veranderingen van de bromide-ionenconcentratie en de cerium(IV)ionenconcentratie samenhangen (zie figuur 2)3

 

Bij reactie (1) wordt eerst broom gevormd, dat verder reageert met malonzuur:

 

(4)    BrO3-(aq) + 5 Br-(aq) + 6 H3O+(aq) → 3 Br2(aq) + 9 H2O(l)

(5)    Br2(aq) + CH2(COOH)2(aq) + H2O(l) → BrCH(COOH)2(aq) + Br-(aq) + H3O+(aq)

 

De vorming van broom volgens (4) verloopt via:

                                                                 langzaam 

(6)    BrO3-(aq) + Br-(aq) + 2 H3O+(aq)     →      HBrO2(aq) + HBrO(aq) + 2 H2O(l)

(7)    HBrO2(aq) + Br-(aq) + H3O+(aq) → 2 HBrO(aq) + H2O(l)

(8)    HBrO(aq) + Br-(aq) + H3O+(aq) → Br2(aq) + 2 H2O(l)

 

Deze reacties verlopen ook weer met tussenstappen.

Reactie (6) is de snelheidsbepalende stap. De reacties (4) t/m (8) verlopen bij niet te lage concentraties aan bromide-ionen. De bromide-ionenconcentratie wordt daardoor lager en als [Br-] < 10-6 mol.l-1 is, gaat reactie (2) een belangrijke rol spelen; er treedt indirecte oxidatie op van Ce3+-ionen door de bromaationen. Dit gaat via het in (6) gevormde HBrO2 (koppeling van de reacties (1) en (2)).

                                                       langzaam    

(9)     HBrO2(aq) + BrO3-(aq) + H3O+(aq)    →      2 BrO2(aq) + 2 H2O(l)

(10)    BrO3-(aq) + 2 Ce3+(aq) + 3 H3O+(aq) → HBrO2(aq) + 2 Ce4+(aq) + 4 H2O(l)

 

samen dus:

(11)     HBrO2(aq) + 2BrO3-(aq) + 4H3O+(aq) + 2Ce3+(aq) → 2Ce4+(aq) + 2BrO2 (aq) +  HBrO2(aq) + 6H2O(l)

  

In (11) zit de autokatalytische werking van HBrO2. Een vorming die tegengewerkt wordt door reactie (7), want reactie (9) is langzaam. Ook hier is er tegenwerking door de reacties:

(12) 2 HBrO2(aq) + H2O (l) → BrO3-(aq) + HBrO(aq) + H3O+(aq)

(13)  HBrO(aq) + CH2(COOH)2(aq) → BrCH(COOH)2 + H2O(l)

 

Zolang de [Br-]> 10-6 mol.l-1 is, blijft de [HBrO2] vrijwel constant. Reactie (11) verloopt nauwelijks: de reactie wordt als het ware geremd, doordat de bromide-ionen in reactie (7) het gevormde HBrO2 direct wegnemen. Zodra de [Br-] < 10-6 mol.l-1 is (zie punt A in figuur 2), kan de [HBrO2] door reactie (11) plotseling sterk toenemen, waardoor de [Br-] blijft dalen door reactie (7). Tijdens deze daling stijgt de [Ce4+] (reactie 11) en ontstaat tevens broommalonzuur (reactie 13). Als er genoeg broommalonzuur is gevormd, kan reactie (3) pas verlopen. Dit verklaart dat het systeem pas dan goed gaat oscilleren. De [Br-] neemt dan weer toe en daardoor verloopt reactie (11) weer minder goed en wordt de [Ce4+] kleiner. Dit heeft tot gevolg dat de [Br-] in het systeem lager wordt. De concentratieveranderingen herhalen zich en dat kan als kleurveranderingen worden waargenomen: 'het systeem oscilleert’.

Totaal gezien vindt er wel stofomzetting plaats, daar er koolstofdioxide ontwijkt. Als de concentratieveranderingen niet binnen bepaalde grenzen blijven, is het afgelopen met de oscillaties.

Verder vindt ook nog vorming van bromide-ionen plaatst via:

 

(14) HCOOH(aq) + HBrO(aq) → CO2(g) + H3O+(aq) + Br-(aq)

en de bromering van malonzuur (reactie 5) kan verder gaan tot dibroomethaanzuur (reactie 15 en16)

 

(15) Br2(aq) + BrCH(COOH)2(aq) + H2O(l) → Br2C(COOH)2(aq) + Br-(aq) + H3O+(aq)

(16) Br2C(COOH)2(aq) → Br2CHCOOH(aq)  + CO2(g)

 

Bovendien kunnen de Ce4+-ionen met malonzuur oxideren volgens:

(17) 6 Ce4+(aq) + CH2(COOH)2(aq) + 8 H2O(l) → HCOOH(aq) + 2 CO2(g) + 6 Ce3+(aq) + 6 H3O+(aq)

Het is duidelijk dat er bij oscillerende reacties inderdaad sprake is van een complex systeem. Eén totaalvergelijking als som van de verschillende reactiestappen, kan dan ook niet gegeven worden. Het beste voldoet nog een combinatie van6:

 

(18) 3 CH2(COOH)2(aq) + 2 BrO3-(aq) + 2 H3O+(aq) → 2 BrCH(COOH)2(aq) + 6 H2O(l) + 3 CO2(g)

en

(19) 2 CH2(COOH)2(aq) + 2 BrO3-(aq) + 2 H3O+(aq) → Br2CHCOOH(aq) + 6 H2O(l) + 4 CO2(g)

 

Bij deze reacties kunnen de ceriumionen als katalysator beschouwd worden.

Voorschrift B-Z-I reactie

Benodigdheden

2 bekerglazen                   100 mL

1 bekerglas                      250 mL

2 maatcilinders                   10 mL

1 matcilinder                     100 mL

Magneetroerder

Roervlo

Balans

 

Chemicaliën

Kaliumbromaat

2-hydroxybutaanzuur (appelzuur)

Mangaan(II)sulfaat-monohydraat - MnSO4.H2O -

3 M zwavelzuuroplossing

 

Uitvoering

Los 0,17 g mangaan(II)sulfaat-monohydraat op in 10 mL water.

Los onder roeren 1,2 g kaliumbromaat op in 50 mL 3 M zwavelzuuroplossing (dit gaat vrij langzaam).

Los 2,7 g appelzuur op in 50 mL 3 M zwavelzuuroplossing. Deze oplossing moet altijd vers bereid worden!

Meng de beide oplossingen in een bekerglas van 250 mL.

Voeg onder roeren 1 mL van de mangaan(II)sulfaatoplossing bij het mengsel van de andere stoffen.

De oscillaties treden meestal na 20 à 30 seconden op.

Er zijn kleurveranderingen waarneembaar van rose naar geelbruin en later van kleurloos naar geelbruin. De oscillatietijd is 10 seconden en de oscillaties blijven ongeveer 10 minuten waarneembaar. Er treden ook oscillaties in de mate van gasontwikkeling op.

Voorschrift B-Z-II reactie

Benodigdheden

1 maatcilinder                   100 mL

Magneetroerder

Roervlo

Balans

 

Chemicaliën

Kaliumbromaat

Propaandizuur (malonzuur)

Cerium(IV)sulfaat-tetrahydraat - CeSO4.4H2O -

1 M zwavelzuuroplossing

 

Uitvoering

Giet 75 mL 1 M zwavelzuuroplossing in een maatcilinder van 100 mL.

Voeg onder roeren 2,15 g malonzuur toe.

Voeg onder roeren 0,07 g cerium(IV)sulfaat-tetrahydraat toe.

Stop met roeren

Voeg als de gele oplossing kleurloos is geworden 0,80 g kaliumboraat toe.

Oscillaties van geel naar kleurloos met een oscillatietijd van ongeveer 1 minuut zijn gedurende meer dan een half uur zichtbaar.

 

Opmerkingen

1. Door toevoegen van enkele druppels ferroïne–oplossing, zijn de oscillaties (nu van blauw naar rood) nog beter zichtbaar te maken.

2. De roersnelheid moet niet te hoog zijn. Roeren is niet beslist nodig. Als niet meer geroerd wordt, gaat de kleurverandering als een golf door de oplossing. Vandaar het gebruik van een maatcilinder in plaats van een bekerglas.

Voorschrift B-Z-III reactie

Benodigdheden

1 maatcilinder                   100 mL

1 bekerglas                      100 mL

2 maatcilinders                  10 mL   

2 maatcilinders                    1 mL

3 bekerglazen                    50 mL

Magneetroerder

Roervlo

Balans

 

Chemicaliën

Kaliumbromaat

natriumbromide

Propaandizuur ( malonzuur)

Ferroïne-oplossing (0,025 M)

Deze oplossing wordt als volgt bereid: los in een maatkolf van 100 mL 695 mg ijzer(II)sulfaatheotahydraat (FeSO4.7H2O) op in water. Verdun tot ongeveer 80 mLen los 1,485 g o-fenanthroline-monohydraat (C12H8N2.H2O) op en vul aan tot 100 mL.

0,5 M zwavelzuuroplossing

Gedestilleerd water

 

Uitvoering

Giet 75 mL 0,5 M zwavelzuuroplossing in een bekerglas van 100 mL.

Voeg 5 g kaliumbromaat toe en roer tot het opgelost is. Dit gaat vrij langzaam (oplossing A).

Breng 10 mg natriumbromide in een bekerglas van 50 ml en lost dit op in 10 mL water (oplossing B).

Breng 1 g malonzuur in een bekerglas van 50 ml en lost dit op in 10 mL water (oplossing C).

Voeg 6 mL van oplossing A, 0,5 mL van oplossing B en 1 mL van oplossing C onder roeren bij elkaar in en bekerglas van 50 mL.

Voeg als de bruine kleur van het gevormd broom verdwenen is, 1 mL ferroïne-oplossing toe.

Na 2 à 3 minuten beginnen oscillaties van rood naar blauw, meestal van 60 seconden. De oscillaties blijven soms wel gedurende 1 uur waarneembaar. Na enige tijd kan nog wat ferroïne-oplossing worden toegevoegd.

 

Oscillaties afbeelden met de computer

Het is mogelijk de proeven uit te voeren in een colorimeter en deze meter aan te sluiten op een computer.

Met het programma IPCOACH kunnen de oscillaties direct tijdens het uitvoeren van het experiment zichtbaar gemaakt worden op het scherm.

Dit is toegepast voor deze B-Z reactie.

De ijking van de computer op de colorimeter wordt uitgevoerd met behulp van een ferroïne-oplossing.

Er wordt gebruik gemaakt van een oranjefilter. De optredende oscillaties (ongeveer 12 seconden) zijn op deze manier goed zichtbaar te maken, zie figuur 3.

 

Voorschrift B-Z-IV reactie

Benodigdheden

1 maatcilinder                   100 mL

1 maatcilinder                    50 mL

4 bekerglas                      100 mL

3 maatcilinders                  10 mL   

1 maatcilinder                     1 mL

2 maatcilinders                  25 mL

3 bekerglazen                    50 mL

Magneetroerder

Roervlo

Balans

 

Chemicaliën

Kaliumbromaat

Kaliumbromide

Natriumbromide

Propaandizuur ( malonzuur)

Cerium(IV)sulfaat-tetrahydraat - Ce(SO4)2.4H2O -

Ferroïne-oplossing (0,025 M)

Deze oplossing wordt als volgt bereid: los in een maatkolf van 100 mL 695 mg ijzer(II)sulfaattetrahydraat (FeSO4.7H2O) op in water. Verdun tot ongeveer 80 mL en los 1,485 g o-fenanthroline-monohydraat (C12H8N2.H2O) op en vul aan tot 100 mL.

6 M zwavelzuuroplossing

Gedestilleerd water

 

Uitvoering 1

Breng 0,312 g malonzuur in een bekerglas van 50 mL en los dit op in 20 mL water (oplossing A).

Breng 0,418 g kaliumbromaat in een bekerglas van 50 mL, los dit onder roeren op in 10 mL water en voeg hierbij 1 kristal natriumbromide (oplossing B)

Breng 0,032 g cerium(IV)sulfaat-tetrahydraat in een bekerglas van 50 mL en los dit op in 10 mL 6 M zwavelzuuroplossing (oplossing C).

Voeg bij oplossing C 1 mL ferroïne-oplossing.

Giet oplossing A, B en C onder roeren bij elkaar in een bekerglas van 100 mL.

Na ongeveer 10 minuten beginnen oscillaties zichtbaar te worden van rood naar blauw (of rood- blauwgroen- groen – blauw) met een oscillatietijd van 30 à 40 seconden. De blauw-groene en groene kleur zijn mengkleuren van geel (Ce4+(aq)) en blauw (Fe3+(aq)-ferroïne).  

 

 

Uitvoering 2

Weeg 1,56 g malonzuur af in bekerglas van 250 mL en los dit op in 100 mL water (oplossing A).

Weeg 2,09 g kaliumbromaat af in een bekerglas van 100 mL, los dit onder roeren op in 50 mL water en voeg hierbij enkele kristallen kaliumbromide (oplossing B)

Weeg 0,16 g cerium(IV)sulfaattetrahydraat af in een bekerglas van 100 mL en los dit op in 50 mL 6 M zwavelzuuroplossing (oplossing C).

Voeg bij oplossing C 2 mL ferroïne-oplossing.

Giet oplossing A, B en C onder roeren bij elkaar in een bekerglas van 500 mL.

Na ongeveer 10 minuten beginnen oscillaties zichtbaar te worden van rood naar blauw (of rood- blauwgroen- groen – blauw) met een oscillatietijd van 30 à 40 seconden. De blauw-groene en groene kleur zijn mengkleuren van geel (Ce4+(aq)) en blauw (Fe3+(aq)-ferroïne). 

 

Briggs-Rauscher

De eerste publicatie van een oscillerende reactie van een oscillerende reactie in een homologe oplossing vermeldt de reactie van kaliumjodaat met waterstofperoxide (H2O2) in een zuur (H2SO4) milieu. De oscillaties in de joodconcentratie en de zuurstofontwikkeling beginnen na acht uur. De oscillatietijd kan enkele dagen zijn, dus niet geschikt voor demonstraties. In 1973 combineerden Briggs en Rauscher echter de Bray-reactie1 met de B-Z reactie en dat gaf een fraaie demonstratieproef die bekend staat als de ‘jood-klok’.

Er treden oscillaties op in de concentraties van I2, I- en het I2-zetmeelcomplex.

De optredende kleurveranderingen zijn geel → blauw → kleurloos. De blauwe kleur is van het joodzetmeelcomplex; de kleur is echter alleen zichtbaar als de [I-] > 10-4 mol.l-1 bedraagt. De gele kleur wordt bepaald door de [I2]. Een te lage concentratie van I2 maakt de oplossing kleurloos.

Reactiemechanisme

Het mechanisme is nog ingewikkelder dan bij de B-Z reactie., In het gepostuleerde mechanisme worden 30 stappen genoemd. De hoofdzaak is weer dat er twee processen zijn die afhankelijk van bepaalde concentraties afwisselend verlopen. In het eerste proces wordt jood en zuurstof gevormd:

 

(I)                  5 H2O2(aq) + 2 IO3-(aq) + 2 H3O+(aq)   → I2(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)

Mangaan(II)-ionen werken als katalysator en de reactie is autokatalytisch bij een lage [Mn2+], terwijl jodide-ionen een remmende werking hebben. In het tweede proces reageert jood met malonzuur, waarbij jodide-ionen worden gevormd; deze reactie is omkeerbaar.

De reacties I en II verlopen weer niet synchroon. Als totaalreactie wordt gegeven:

 

IO3-(aq) + 2 H2O2(aq) + CH2(COOH)2(aq) + H3O+(aq) → ICH(COOH)2(aq) + 2 O2(g) + 4 H2O(l)

Voorschrift B-R reactie

Benodigdheden                                        Chemicaliën

 

1 maatcilinder                  250 mL               kaliumjodaat

2 maatcilinders                 100 mL              waterstofperoxide-oplossing (30 massa-%) 

2 maatcilinders                  25 mL               propaandizuur (malonzuur)

3 maatcilinder                    10 mL              mangaan(II)sulfaat-monohydraat - MnSO4.H2O –

1 maatcilinder                      5 mL              zetmeeloplossing

2 bekerglazen                   250 mL              geconcentreerd zwavelzuur 

1 bekerglas                      500 mL              gedestilleerd water

1 bekerglas                        50 mL              zetmeel

1 maatpipet                         1 mL

1 maatpipet                         5 mL

Magneetroerder

Roervlo

 

Uitvoering 1

Schenk 25 mL water in een bekerglas van 50 mL en voeg hier 0,1 mL geconcentreerd zwavelzuur bij. Los hierin onder roeren 1,1 g kaliumjodaat op (oplossing A).

Meng 10 mL 30 massa-% waterstofperoxideoplossing en 25 mL water in een bekerglas van 50 mL (oplossing B).

Breng 1,95 g malonzuur en 0,425 g mangaansulfaat-monohydraat in een  bekerglas van 250 mL. Los deze stoffen op in 125 mL water en voeg 2 mL zetmeeloplossing toe (oplossing C)

Voeg in een bekerglas van 100 mL onder langzaam roeren 25 mL oplossing A, 25 mL oplossing B en 25 mL oplossing C bij elkaar.

Vrijwel direct beginnen de oscillaties geel – blauw – kleurloos (soms alleen geel naar blauw) met een oscillatietijd van 10 seconden, gedurende 5 à 10 minuten. De oscillaties worden beïnvloed door de sterkte van de gasontwikkeling.

 

Uitvoering 2

Schenk 300 mL water in een bekerglas van 500 mL en voeg hier 1,3 mL geconcentreerd zwavelzuur bij.  Los hierin onder roeren 7,1 g kaliumjodaat op (oplossing A).

Meng 10 mL 30 massa-% waterstofperoxide-oplossing en 25 mL water in een bekerglas van 50 mL.

Beng 2,6 g malonzuur en 0,5 g mangaansulfaat-monohydraat in een bekerglas van 250 mL. Los deze stoffen op in 120 mL water (oplossing B)

Voeg in een bekerglas van 250 mL, 100 mL water en 1 gram zetmeel, verwarm dit tot het zetmeel is opgelost en laat de oplossing afkoelen (oplossing C).

Schenk 60 mL van oplossing A in een maatcilinder van 250 mL. Voeg onder roeren 24 mL van oplossing B, 9 mL oplossing C en 8 mL 30-massa-% waterstofperoxideoplossing toe.

Oscillaties geel-blauw-kleurloos gedurende 10 minuten met oscillatietijden die afhankelijk zijn van de roersnelheid (20-50 seconden). Een roersnelheid van 120 omwentelingen per minuut geeft met halve hoeveelheden goede resultaten in een maatcilinder van 100 mL.

Literatuur

    1. W.C. Bray,  A periodic reaction in homogeneous solutions and its relation to catalysis, J. Am. Chem. Soc. 43 (1921), 1262.
    2. H. Degn, Oscillating chemical reactions in homogeneous phase, J. Chem. Educ. 49 (1972), 302.
    3. R. Field. A reaction periode in time and space, J. Chem. Educ. 49 (1972), 308.
    4. T. S. Briggs, W.C. Rauscher, An oscillating Iodine clock, J. Chem. Educ . 50 (1973), 496.
    5. M.D. Hawkings, e.a., Oscillating reactions, Educ. Chem 12 (1975), 144.
    6. D.O. Cooke, Homogeneous oscillating reactions, Educ. Chem. 14(1977), 53.
    7. J. Walker, Chemical systems that oscillate between one colour and another, Scientific American (1978), 152.
    8. M. Peereboom, Chemische oscillaties geven inzicht in biologische ‘klok’verschijnselen, Chemisch Weekblad 43, (1979) 729.
    9. I .R. Epstein, Oscillating Chemical reactions, Scientific American (1983), 96.
    10. I. Prigogine, I. Stengers, Order out of chaos (1984).
    11. J. Gleich, Chaos, Making a new science (1987).
    12. H. Brandl, Oszillierende Chemische Reaktionen und Strukturbildungsprozesse,  Praxis Schriftenreihe Chemie, Band 96 (1987)
    13. Laidler, K.J. (2001). Oscillations and chaos in chemical reactions. Part 1. Chem 13 News, april, 4-7.
    14. Lister, T. (1995). Classic Chemistry Demonstrations. One hundred tried and tested experiments.#2. Londen: Royal Society of Chemistry. ISBN 1 870 343 38 7.
    15. Walker, J. (1978). The amateur scientist. Scientific American, July, 120-126.
    16. Vukojevic´, V.†, Graae Sørensen, P.* and Hynne, F.*,  Predictive Value of a Model of the Briggs-Rauscher Reaction Fitted to Quenching. Experiments J. Phys. Chem. 100 (1996), 17175-17185

 

P.J. de Rijke en W. van der Veer, RIS-publicatie XXXIII.

  • Het arrangement Oscillerende reacties is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteurs
    Dick Naafs Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
    Laatst gewijzigd
    2013-05-23 11:32:24
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Oscillerende reacties worden vaak genoemd als demonstratieproeven om verwondering te wekken voor scheikundige verschijnselen. De vele voorschriften voor oscillerende reacties blijken bij nader inzien variaties te zijn op twee basisreacties, namelijk die van Belousov-Zhabotinsky en die van Briggs-Rauscher. De laatste is een verbeterde versie uit één van de eerste publicaties over oscillerende reacties van Bray uit 1921.
    Leerniveau
    HAVO 4; VWO 6; HAVO; VWO; HBO; HAVO 5; HBO - Master; VWO 5; HBO - Bachelor;
    Leerinhoud en doelen
    Scheikunde;
    Eindgebruiker
    leraar
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Studiebelasting
    0 uur en 50 minuten
    Trefwoorden
    belousov, bray, briggs, evenwichten, klokreactie, onderzoeksvaardigheden, ontwerpvaardigheden, oscillerende reactie, rauscher, reactiesnelheid, reactiesnelheid en evenwichten, ris-publicatie, ris-publicatie xxxiii, toepassingen, zhabotinsky

    Bronnen

    Bron Type
    Voorbeeld van een oscillerende reactie
    https://youtu.be/tg9SRstGos4?rel=0
    Video
    Versnelde B-Z reactie
    https://youtu.be/3JAqrRnKFHo?rel=0
    Video
    https://youtu.be/CcBvzHkJYck?rel=0
    https://youtu.be/CcBvzHkJYck?rel=0
    Video
    http://ocw.mit.edu/jw-player-free/player.swf
    http://ocw.mit.edu/jw-player-free/player.swf
    Video
  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    Oefeningen en toetsen

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Meer informatie voor ontwikkelaars

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.