Nizomiy nomidagi toshkent davlat pedagogika universiteti tabiiy fanlar fakulteti

Belousov-Jabotinski reaktsiyasi

Brom kislota Belousov-Jabotinski reaktsiyasida muhim vosita sifatida ishlaydi (Stenli, 2000), bu nihoyatda ingl.

Ushbu reaktsiyada uchta eritma aralashtiriladi va yashil rang hosil qiladi, u ko'k, binafsha va qizil rangga aylanadi, so'ngra yashil rangga aylanadi va takrorlanadi.

Aralashtirilgan uchta eritma quyidagicha: KBrO eritmasi₃ 0,23 M, 0,059 M KBr bo'lgan 0,31 M malonik kislota eritmasi va 0,019 M seriy (IV) ammoniy nitrat eritmasi va H₂SW₄ 2.7 mln.

Taqdimot paytida eritmaga ozgina miqdorda ferroin indikatori kiritiladi. Marganets ionlari seriy o'rniga ishlatilishi mumkin. Umumiy B-Z reaktsiyasi quyidagi tenglamada keltirilgan malon kislotaning suyultirilgan sulfat kislota tarkibidagi brom ionlari bilan seriy-katalizli oksidlanishidir:

3CH₂ (CO₂H)₂ + 4 BrO₃^– → 4 Br^– + 9 CO₂ + 6 H₂O (1)

Ushbu reaktsiyaning mexanizmi ikkita jarayonni o'z ichiga oladi. A jarayoni ionlar va ikkita elektronning o'tkazilishini o'z ichiga oladi, B jarayoni esa bitta elektronning radikallari va o'tkazilishini o'z ichiga oladi.

Bromid ioni kontsentratsiyasi qaysi jarayonning ustunligini aniqlaydi. Brom ioni kontsentratsiyasi yuqori bo'lganida A jarayoni, bromid ioni kontsentratsiyasi past bo'lsa B jarayoni dominant hisoblanadi.

Jarayon A - bromat ionlarini bromid ionlari bilan ikki elektron o'tkazishda kamayishi. Uni ushbu aniq reaktsiya bilan ifodalash mumkin:

BrO₃^– + 5Br^– + 6H⁺ → 3Br₂ + 3H₂Yoki (2)

Bu A va B eritmalar aralashganda sodir bo'ladi, bu jarayon quyidagi uch bosqichda amalga oshiriladi:

BrO₃^– + Br^– +2 H⁺ → HBrO₂ + HOBr (3)

HBrO₂ + Br^– + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^– + H⁺ → Br₂ + H₂Yoki (5)

5-reaksiya natijasida hosil bo'lgan brom malon kislotasi bilan sekinlashganda, quyidagi tenglama bilan reaksiyaga kirishadi:

Br₂ + CH₂ (CO₂H)₂ → BrCH (CO.)₂H)₂ + Br^– + H (6)

Ushbu reaktsiyalar eritmadagi bromid ionlarining kontsentratsiyasini kamaytirish uchun ishlaydi. Bu B jarayonining dominant bo'lishiga imkon beradi. B jarayonining umumiy reaktsiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

2BrO3^– + 12H⁺ + 10 Ce³⁺ → Br₂ + 10Ce⁴⁺6H₂Yoki (7)

Va u quyidagi bosqichlardan iborat:

BrO₃^– + HBrO₂ + H⁺ → 2BrO₂ • + H₂YOKI (8)

BrO₂ • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO₂ + Ce⁴⁺ (9)

2 HBrO₂ → HOBr + BrO₃^– + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO₂ + Br^– + H⁺ (11)

HOBr + Br^– + H⁺ → Br₂ + H₂O (12)

Ushbu ketma-ketlikning asosiy elementlari quyida ko'rsatilgan 8-tenglama va 9-tenglamaning ikki marta aniq natijasini o'z ichiga oladi:

2Ce³⁺ + BrO₃ - + HBrO₂ + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H₂O + 2HBrO₂ (13)

Ushbu ketma-ketlik avtokatalitik ravishda brom kislota hosil qiladi. Avtokataliz bu reaktsiyaning muhim xususiyati, ammo reaktivlar tugamaguncha u davom etmaydi, chunki HBrO2 ning ikkinchi tartibli yo'q qilinishi, 10-reaktsiyada ko'rinib turibdiki.

11 va 12 reaktsiyalar giperbrom kislotaning brom kislotaga va Br2 ga nomutanosibligini anglatadi. Seriy (IV) ionlari va brom malon kislotasini oksidlab, bromid ionlarini hosil qiladi. Bu A jarayonini qayta faollashtiradigan bromid ionlari kontsentratsiyasining oshishiga olib keladi.

Ushbu reaktsiyadagi ranglar asosan temir va seriy komplekslarining oksidlanishi va kamayishi natijasida hosil bo'ladi.

Ferroin bu reaktsiyada ko'rilgan ranglarning ikkitasini beradi: [Ce (IV)] oshganda, temir tarkibidagi temirni qizil temirdan (II) ko'k temirga (III) oksidlaydi. Seriy (III) rangsiz va seriy (IV) sariq rangga ega. Seriy (IV) va temir (III) birikmasi rangni yashil rangga aylantiradi.

Kerakli sharoitlarda ushbu tsikl bir necha bor takrorlanadi. Shisha idishlarning tozaligi xavotirga soladi, chunki tebranishlar xlorid ionlarining ifloslanishi bilan to'xtatiladi (Horst Dieter Foersterling, 1993).