ХІМІЧНІ ГОДИННИК

У дослідах, які так схожі на фокуси, безбарвні розчини забарвлювалися то в один, то в інший колір, і сталося це відразу ж, як за помахом чарівної палички. І дійсно, хімічні реакції йдуть дуже швидко і, як правило, починаються відразу ж після змішування реагентів. Однак з цього правила є винятки. Реакційна суміш може залишатися якийсь час безбарвною, а потім миттєво пофарбуватися. Хочете - через п'ять секунд, хочете - через десять; ви самі можете поставити «хімічні годинник» на необхідний час.

Приготуйте два розчину. Склад першого: 3,9 м йодату калію KIO₃ на літр води. Склад другого: 1 г сульфіту натрію Na₂SO₃, 0,94 г концентрованої сірчаної кислоти (обережно!) і небагато - кілька мілілітрів крохмального клейстеру - теж на літр води. Обидва розчини безбарвні і прозорі.

Відміряйте по 100 мл обох розчинів і швидко, краще при перемішуванні, прилейте другий до першого. Досвід зручніше ставити удвох - нехай ваш товариш відразу ж почне відлік часу за секундоміром або годинами з секундною стрілкою. Через шість-вісім секунд (точний час залежить від температури) рідина миттєво забарвиться в темно-синій, майже чорний колір.

Тепер відміряйте знову 100 мл другого розчину, а 50 мл першого розбавте водою рівно вдвічі. З секундоміром в руках ви переконаєтеся, що час, що минув з моменту зливання розчинів до їх фарбування, теж збільшиться в два рази.

Нарешті, змішайте 100 мл другого розчину з 25 мл першого, розведеного водою вчетверо, тобто до тих же 100 мл. «Хімічні годинник» будуть працювати в чотири рази довше, ніж у першому досвіді.

Цей дослід демонструє один з фундаментальних хімічних законів - закон дії мас, згідно з яким швидкість реакції пропорційна концентраціям реагуючих речовин. Але ось у чому питання: чому розчини забарвлюються миттєво після паузи, а не рівномірно та поступово, як цього слід очікувати?

Сірчана кислота в розчині витісняє йодат - і сульфіт-іони з їх солей. При цьому в розчині утворюється йодоводородная кислота HI, але живе вона недовго і тут же вступає у взаємодію з йодноватой кислотою HIO₃. В результаті виділяється вільний йод. Він-то і дає кольорову реакцію з крохмалем.

Якби все йшло саме так, то розчин і темнів б поступово, по мірі виділення йоду. Однак паралельно йде ще один процес: сірчиста кислота Н₂SO₃ реагує з вільним йодом і знову утворюється иодоводородная кислота. Ця реакція йде швидше попередньої, і йод, не встигнувши пофарбувати крохмаль, знову відновлюється до JO^₃--.

Виходить, що забарвлення не повинна з'явитися зовсім? Зверніть увагу: в ході реакції сірчиста кислота безперервно витрачається, і як тільки вся вона перетвориться в сірчану, иоду ніщо вже не буде заважати реагувати з крохмалем. І тоді розчин миттєво забарвиться по всьому об'єму.

Розбавляючи розчин вдвічі і вчетверо, ви зменшували концентрацію иодата калію, і швидкість реакції зменшувалася пропорційно.

Пояснення, здається, зайняло більше часу, ніж сам досвід з годинником...