Химические часы - Chemical clock

В реакции часов на йод цвет меняется через некоторое время.

Химические часы (или часы реакция ) представляет собой сложную смесь реагирующих химических соединений , в которых происходит возникновение наблюдаемого свойства (изменение цвета или окраски) после того, как предсказуемого времени индукции в связи с наличием видов тактовых при определяемом количестве. В случаях, когда один из реагентов имеет видимый цвет, превышение порогового значения концентрации может привести к резкому изменению цвета после воспроизводимого промежутка времени.

Типы

Часовые реакции можно разделить на три или четыре типа:

Истощающая субстрат часовая реакция

Простейшая часовая реакция с двумя реакциями:

A → C (коэффициент k 1 )
B + C → продукты (оценка k 2 , быстро)

Когда присутствует субстрат (B), часы (C) быстро расходуются во второй реакции. Только когда субстрат полностью израсходован или истощен, количество вещества C может накапливаться, вызывая изменение цвета. Примером этой часовой реакции является реакция сульфита / йодата, также известная как реакция Ландольта.

Иногда часовая реакция включает производство промежуточных частиц в трех последовательных реакциях.

П + Q → R
R + Q → C
P + C → 2R

Учитывая, что Q в избытке, когда субстрат (P) истощен, C накапливается, что приводит к изменению цвета.

Часовая реакция, управляемая автокатализом

Основа реакции аналогична часовой реакции, истощающей субстрат, за исключением того факта, что скорость k 2 очень низкая, что приводит к сосуществованию субстратов и часовых компонентов, поэтому нет необходимости истощать субстрат для наблюдения изменение цвета. Примером для этих часов является реакция пентатионат / йодат.

Псевдочасы

Реакции в этой категории ведут себя как часы, однако они невоспроизводимы, непредсказуемы и их трудно контролировать. Примерами являются реакции хлорит / тиосульфат и йодид / хлорит.

Сумасшедшая реакция часов

Реакция невоспроизводима в каждом прогоне из-за начальной неоднородности смеси, которая возникает из-за изменения скорости перемешивания, общего объема, а также геометрии реакторов. Повторение реакции статистически значимым образом приводит к воспроизводимой кривой распределения кумулятивной вероятности. Примером для этих часов является реакция йодата / мышьяковистой кислоты.

Одна реакция может подпадать под более чем одну классификацию, указанную выше, в зависимости от обстоятельств. Например, реакция йодата с мышьяковистой кислотой может быть часовой реакцией, истощающей субстрат, часовой реакцией, управляемой автокатализом, и реакцией сумасшедших часов.

Примеры

Один класс примеров - это часы реакции с йодом , в которых разновидность йода смешивается с окислительно-восстановительными реагентами в присутствии крахмала. После задержки внезапно появляется темно-синий цвет из-за образования комплекса трииодид-крахмал .

В некоторые химические часы можно добавлять дополнительные реагенты, чтобы построить химический осциллятор . Например, реакция Бриггса-Раушера является производной от часовой реакции йода путем добавления хлорной кислоты , малоновой кислоты и сульфата марганца .

Смотрите также

использованная литература