Uma reação oscilante

UMA REAÇÃO OSCILANTE

Conceito Científico: reações oscilantes, são um fenômeno muito especial da cinética e equilíbrio químico. Trata-se da variação periódica da concentração de um intermediário de uma reação. No caso deste intermediário ser colorido, observa-se o aparecimento e o desaparecimento repetitivo da coloração.

Explicação:
Esta demostração é uma reação oscilante bastante simples. Íons bromato oxida o ácido malônico à dióxido de carbono. A reação é catalisada pelos íons manganês (II). Na mistura dos reagentes e do catalisador, a reação oscila entre marrom-avermelhado (Bromo como intermediário) e incolor com um tempo de oscilação de aproximadamente 10 segundos.

Materiais:
Agitador magnético;
Béquer de 1 L;
Espátula;
Bastão de Vidro;

Reagentes:
75 mL of acido sulfúrico concentrado (H2SO4).
9 g de ácido malônico(CH2(CO2H)2).
8 g de bromato de potássio (KBrO3).
1.8 g de sulfato de manganês mono-hidratado(MnSO4.H2O).
750 mL de água deionizada.

Método:
Antes de demonstração:
Colocar 750 mL de água deionzada em um béquer de 1 L. Lentamente e sob agitação, adicione, com cuidado, 75 mL de ácido sulfúrico concentrado. Um aumento de temperatura será notado o qual deve-se deixar esfriar para a temperatura ambiente antes de prosseguir.room temperature. Separadamente, meça as massas do ácido malônico, o bromato de potássio e o sulfato de manganês mono-hidratado.

A demonstração:
Dissolva no béquer, sob agitação adicione o ácido malônico e o bromato de potássio. Após a dissolução completa dos reagentes adicionados, adicione o sulfato de manganês e observe o que acontece. Imediatamente, uma solução avermelhada surge. Esta coloração desaparece após alguns segundos e volta aparecer. Este fenômeno continua gradativamente por aproximadamente 10 minutos.

Teoria:
Esta reação é um exemplo de reação oscilente chamada Belousov-Zhabotinsky (BZ). A reação é dada pela seguinte equação simplificada:

A oscilação é provocada por duas etapas autocatalíticas. O bromo é um intermediário no esquema de reação - a cor vermelha que é observada. Uma analogia entre a relação predador-presa pode ser uma maneira de dar uma idéia do que está acontecendo. Por exemplo, uma população de coelhos (análogos ao bromo) vai aumentar rapidamente (exponencialmente) se há abundância de alimentos (reagentes). No entanto, o fornecimento abundante de coelhos irá estimular um rápido aumento da população de raposa (outro intermediário que reage com o bromo), que vai em seguida esgotar os coelhos. Na falta de coelhos, as raposas vão morrer, trazendo-nos de volta à estaca zero, pronto para um rápido aumento de coelhos e assim por diante.

Referência: Classic Chemistry Demonstrations. Compiled by Ted Lister Teacher Fellow
The Royal Society of Chemistry 1993–1994.