碘钟反应

碘鐘反應（Iodine clock reaction）是一種經典的秒錶反應實驗，其体现了化学动力学的原理。它于1886年被瑞士化學家漢斯·蘭德伊特發現。在碘钟反应中，两种（或三种）无色的液体被混合在一起，并在几秒钟后变成蓝色。此反应可以。

过氧化氢型碘钟

向硫酸酸化的过氧化氢溶液中加入碘酸钾、硫代硫酸钠和淀粉的混合溶液。此时在体系中存在两个主要反应，离子方程式为：

H2O2(aq)+3I−(aq)+2H+→ I3−+2H2O

I3−(aq)+2S2O32−(aq) → 3I−(aq)+S4O62−(aq)

碘酸盐型碘钟

向用硫酸酸化的碘酸盐中加入亚硫酸氢钠（或先以較安定的焦亞硫酸鈉溶於水生成亞硫酸氫鈉）以及少量淀粉溶液，此时体系中出现如下反应：

IO3− (aq) + 3HSO3− (aq) → I− (aq) + 3HSO4−(aq)

然后过量的碘酸根离子与碘离子发生归中反应：

IO3− (aq) + 5I− (aq) + 6H+ (aq) → 3I2 + 3H2O (l)

接着亚硫酸氢钠将生成的碘还原：

I2 (aq) + HSO3− (aq) + H2O (l) → 2I− (aq) + HSO4−(aq) + 2H+ (aq)

过硫酸盐型碘钟

通过过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵将碘离子氧化成碘单质。加入硫代硫酸钠可以将碘单质还原回碘离子。离子方程式如下：

2I−(aq) + S2O82−(aq) → I2 (aq)+ 2SO42−(aq)

I2 (aq) + 2S2O32−(aq) → 2I−(aq) + S4O62−(aq)

氯酸盐型碘钟

将卢戈氏碘液、氯酸钠和高氯酸混合，离子方程式如下：

I3− → I− + I2

ClO3− + I− + 2H+ → HIO +HClO2

ClO3− + HIO + H+ → HIO2 + HClO2

ClO3− + HIO2 → IO3− + HClO2

一个简单的碘钟实验

下面介绍一个简单的碘钟实验[1]，又被稱為B-R震盪反應

实验药品

29%过氧化氢溶液、丙二酸、硫酸锰、可溶性淀粉、碘酸钾、2mol/L硫酸

实验步骤
  1. 配置甲溶液：量取97mL29%的过氧化氢溶液，转移入250mL容量瓶裡，用蒸馏水稀释到刻度，得3.6mol/L过氧化氢溶液。
  2. 配置乙溶液：分别称取3.9g丙二酸和0.76g硫酸锰，分别溶于适量水中。另称取0.075g可溶性淀粉，溶于50mL左右沸水中。把三者转移入250mL容量瓶裡，稀释到刻度，得到含0.15mol/L丙二酸、0.02mol/L硫酸锰、和0.03%淀粉的混合溶液。
  3. 配置丙溶液：称取10.75g碘酸钾溶于适量热水中，再加入20mL2mol/L硫酸溶液酸化。转移入250mL容量瓶裡，稀释到刻度，得到0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
  4. 将甲、乙、丙三组溶液以等体积混合在锥形瓶中，这混合溶液分别含过氧化氢1.2mol/L、丙二酸0.05mol/L、硫酸锰0.0067mol/L、碘酸钾0.067mol/L、淀粉0.01%。混合后，反应液由无色变为蓝紫色，几秒后褪为无色，接着又称琥珀色变逐渐加深，蓝紫色又反复出现，几秒后又消失，这样周而复始地呈周期性变化。此為B-R振荡反应，又叫“碘钟反应”。振荡周期约为8秒，反复振荡能持续10多分钟。

注意事项
  1. 碘钟反应速率与温度有关，但溫度不能太高，否則碘-澱粉錯合物不安定，藍色會不明顯
  2. 丙溶液会随室温降低，碘酸钾以晶体析出，微热又溶解。甲溶液不宜放置太久，否则过氧化氢分解失效而导致实验失败。
  3. 不可随意更改药品用量

参考资料
  1. . : 431~432. ISBN 7-5320-3471-2 （中文（简体）‎）.
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