Oszillierende Iod-Uhr

Gerte: 4 Becherglser (400 ml) Magnetrhrer Rhrfisch Spatel Waage

Chemikalien: - Malonsure - Mangan(II)-sulfat - Natriumiodat - konzentrierte Schwefelsure - Strke - destilliertes Wasser - 10%-ige Wasserstoffperoxid-Lsung

Durchfhrung: Man stellt folgende Lsungen in Becherglsern (400 ml) her: - Lsung A: 1,5 g Natriumiodat und 10 ml 96%-ige Schwefelsure in 100 ml destilliertes Wasser. - Lsung B: 1 g Malonsure, 1,5 g Mangan(II)-sulfat und 10 ml 1%ige Strkelsung in 100 ml dest. Wasser. - Lsung C: 135 ml 10%ige Wasserstoffperoxid-Lsung.

Zur Vorfhrung stellt man ein Becherglas (400 ml) mit Rhrfisch auf einem Magnetrhrer und schttet die drei Lsungen in das Becherglas und behlt die Rhrgeschwindigkeit und die Temperatur weitgehend konstant.

Nach sehr kurzer Anlaufzeit erfolgt ein erster Farbumschlag nach dunkelblau. Einige Sekunden spter wird die Lsung wieder farblos und entwickelt kurz darauf einen schwachen Gelbton. Anschlieend entsteht wieder eine Blauphase und der gesamte Vorgang wiederholt sich von neuem. Auf diese Weise oszilliert die Farbe der Lsung zwischen farblos, gelb und blau. Die periodischen Farbnderungen halten ungefhr 15 bis 20 Minuten.

Erklrung: Die periodische Farbnderung ist auf eine periodische Schwankung zurckzufhren. Der Wechsel von farblos nach goldgelb beruht auf der Bildung von elementarem Iod. Die blaue Farbe kommt dadurch zustande, dass elementares Iod mit Strke einen Iod-Strke-Komplex bildet, also eine blaue Einlagerungsverbindung. Fr die Bildung des Iod-Strke-Komplexes ist eine bestimmte Menge an Iod - Ionen erforderlich. Erst wenn die Iodid - Konzentration den Wert c = 10-4 mol/l in jedem Zyklus erreicht hat, tritt ein Wechsel von goldgelb nach blau ein. Wird Iod in einem bestimmten Teil der Gesamtreaktion schneller verbraucht als nachgebildet, so wird die Lsung wieder farblos. Sobald die Iodid-Konzentration eine gewisse Grenzkonzentration unterschreitet, so tritt der goldgelbe Farbwechsel wieder ein. Die Ioduhr kommt zum Stillstand, wenn eine Komponente der Edukte (also Natriumiodat, Malonsure oder Wasserstoffperoxid) verbraucht ist.

Entsorgung: Die Lsungen werden so lange mir Natriumthiosulfat versetzt, bis die Blaufrbung verschwunden ist. Danach knnen die Lsungen ber das Abwasser entsorgt werden.Herbstblatt

Zeitbedarf:Vorbereitung: 5min

Durchfhrung: 5min

Ziel:strukturbildende Petrischalenexperimente;In der Petrischale erfolgt ein Farbwechsel von grn ber rot nach gelb.

Material:Petrischale (d = 10cm)

3 Standzylinder (10ml, 25ml, 100ml)

2 Becherglser (100ml)

Heizplatte

Thermometer

Overheadprojektor

2x Din A4 Papier, Schere, Klebeband

Chemikalien:Indigocarmin C16H8N2Na2O8S2

Glucose C6H12O6

Natronlauge (1,5g auf 50ml Wasser, w=3%)

Vorbereitung:Vorbereiten des Overheadprojektors: Die 2 Papiere werden so zusammengeklebt, dass die Auflageflche des Overheadprojektors vollstndig abgedeckt ist. Anschlieend schneidet man in der Mitte der beiden Papiere ein Loch in der Gre der Petrischale. Diese Schablonen und die Petrischale werden auf den Projektor gelegt.Herstellen der Indigocarminlsung: In einem Becherglas wiegt man 0,033g Indigocarmin und 1g Glucose ab und fllt mit 50ml Wasser auf.

Durchfhrung:In das 2. Becherglas gibt man 20ml der Indigocarminlsung und erwrmt es auf der Heizplatte auf 40C.Im Standzylinder werden 5ml der Natronlauge abgemessen und in dieses Becherglas hinzu gegeben. Der Inhalt des Becherglases wird sofort in die Petrischale auf dem Overheadprojektor geschttet.

Beobachtung:Aus dem anfnglich tiefen Dunkelgrn wachsen weinrote Strukturen, die bald die ganze Schale flchig bedecken. Dieses Weinrot durchluft alle herbstlichen Farbnuancen bis hin zum Hellgelb, aus dem sich wieder blauviolette, linienfrmige Strukturen, die an Blattrippen erinnern, entwickeln. Das Farbspiel dauert ca. 5min.

Entsorgung:Die Lsung kann in den Ausgu gegeben werden

Quelle:Nick, S., Parchmann, I., Demuth, R.: Chemisches Feuerwerk - 50 effektvolle Schauversuche, 1. Aufl., Aulis Verlag Deubner, Kln, 2001, S.52-57

Hintergrund:Indigocarmin (blau) wird durch die Glucose zur Leukoform (in wssriger Lsung gelb) reduziert (siehe Abb.1). Beim Umschtten kommt die Lsung in intensiven Kontakt mit Luft. Durch Luftsauerstoff wird Leuko-Indigocarmin wieder zum blauen Farbstoff oxidiert. Bei der folgenden erneuten Reduktion durch Glucose wird ein rot gefrbter Zwischenzustand durchlaufen. Das Grn entsteht aus einer Mischung von reduziertem und oxidiertem Indigocarmin.

Hinweise:Bei niedrigen Temperaturen der Lsung, ergeben sich visuell schnere Strukturen, allerdings dauert der Versuch dann auch lnger.