碘钟反应是什么

◆徐 海 公 明

在化学王国里，有这样一种美丽而又神奇的化学反应，它就像精准的时钟钟摆一样，能自己计算好反应时间。它此时发生某个反应，彼时又发生另一个反应，在循环往复中不断重复，直到给它上的“发条”结束，反应才停止。

通过一定的方式让这两个周期的反应能出现明显的反应现象，如同一个更直观、更明显的“钟摆”。这种反应有一个专属名字——振荡反应。接下来，我们就开动双手，演示振荡反应中极为典型的例子——碘钟反应。

这是一个视觉效果较为震撼的化学反应，但要想实验获得成功，要求各种药品的比例非常精确。

所以，千万要看清楚实验步骤！让我们一起来探索“碘钟”的奥秘吧！

魔术材料

浓度为29%的过氧化氢溶液、丙二酸、硫酸锰、淀粉、碘酸钾、硫酸、烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、天平、称量纸、药勺、胶头滴管。

图1 实验器材

魔术步骤

1.配置甲溶液

佩戴好防护手套和护目镜，量取97 mL29%的过氧化氢溶液，转入250 mL容量瓶里，加入蒸馏水稀释到刻度，得到3.6 mol/L过氧化氢溶液。

2.配置乙溶液

佩戴好防护手套和护目镜，分别称取3.9 g丙二酸和0.76 g硫酸锰，分别溶于适量水中。另称取0.075 g可溶性淀粉，溶于约50 mL的沸水中。把三者转入250 mL容量瓶里，稀释到刻度，得到丙二酸、硫酸锰和淀粉的混合溶液。

3.配置丙溶液

称取10.75 g碘酸钾溶于适量热水中，再加入40 mL1 mol/L硫酸溶液酸化。转入250 mL容量瓶里，稀释到刻度，得到0.2 mol/L碘酸钾和0.08 mol/L硫酸的混合溶液。

4.混合液体

将甲、乙、丙三组溶液以等体积在烧杯中混合后，反应液由无色变为琥珀色再变为蓝紫色，几秒后褪为无色，接着变为琥珀色，之后逐渐加深，蓝紫色会出现，几秒后又消失……这样周而复始地呈周期性变化。碘钟反应的振荡周期约为8秒，反复振荡能持续数分钟。

图2 碘钟反应过程中的颜色变化

“徐”徐道来

中南大学教授 徐 海

将配置好的反应物迅速混合，可以在一小段时间后观察到，溶液由无色变为蓝紫色，这是因为此时体系中生成了碘单质，碘单质与溶液中的淀粉结合，溶液变蓝紫色。几秒钟之后，溶液中的蓝紫色褪去，这是因为溶液中的碘单质被消耗了。如此循环往复，直至某种反应物耗尽，碘钟反应即会停止。

此外，也有许多其他反应物的组合可以达到碘钟反应类似的效果。

提及化学实验中让人印象深刻的化学反应，碘钟反应一定排得上名号，这个反应具有反应速率快、实验现象明显等特点。然而，这个实验要求精确地定量，如果你能精确地配置好反应物溶液，那么碘钟反应将如预期一般持续反复振荡。

如果实验现象并没有想象中的那么完美，你可能要查找反应物配置过程中可能出现的小差错了。只要多尝试、多反思、多总结，相信你一定能成功！