Сегодня в "Сеансе чёрной магии и ее разоблачение" действительно что-то сложное: йодные часы или реакция Бриггса—Раушера.
Йодные часы – это автоколебательная реакция, которую сегодня попробуем рассмотреть коротко и понятно, обозначив основные направления её протекания.
Во-первых, это колебательная реакция протекает при взаимодействии пероксида водорода, йодноватой кислоты, сульфата марганца (II), серной, малоновой кислот и в присутствии крахмала, как индикатора наличия йода.
Во-вторых, протекание реакции зависит от двух основных процессов (каждый из которых включает несколько одновременных реакций):
А) (нерадикальный процесс) – медленное взаимодействие свободного йода с малоновой кислотой в присутствии иодата. Этот процесс включает промежуточное получение иодид-иона.
B) (радикальный процесс) – быстрый автокаталитический процесс с участием промежуточных продуктов взаимодействия марганца и свободных радикалов, который превращает перекись водорода и иодат в свободный йод и кислород. Этот процесс также может расходовать иодид.
Но процесс B может протекать только при низких концентрациях иодида, создавая петлю обратной связи следующим образом:
в начале количество иодида небольшое, а процесс В генерирует свободный йод, который постепенно накапливается. Между тем процесс А медленно генерирует промежуточный иодид-ион из свободного йода с возрастающей скоростью, пропорциональной концентрации I₂. В какой-то момент это подавляет процесс B, останавливая производство свободного йода, который все еще потребляется процессом A. Таким образом, в конечном итоге концентрация свободного йода (и, следовательно, иодида) падает достаточно низко, чтобы процесс B снова запускался и цикл повторяется до тех пор, пока исходные реагенты не закончатся.
Общий результат обоих процессов (упрощённо):
IO³⁻ + 2H₂O₂ + CH₂(COOH)₂ + H⁺ → ICH(COOH)₂ + 2O₂ + 3H₂O.
Изменения цвета, наблюдаемые во время реакции, соответствуют действиям двух процессов: медленно растущий янтарный цвет обусловлен образованием свободного йода по способу В. Когда процесс B останавливается, в результате увеличение иодид-иона позволяет получить мгновенный синий цвет крахмала. Но так как процесс A все еще идёт, то он медленно исчезает.
