Un pendolo chimico (La reazione oscillante di Briggs – Rauscher) Esperimento eseguito al Portale di chimica nel novembre 2014. Hanno partecipato alla preparazione, all’esecuzione e alla documentazione dell’attività i docenti Marco Falasca e Antonella Martini, il tecnico di laboratorio Grazia Rizzo, gli studenti Alessio Giribuola, Stefano Delbosco, Federica d’Incalci, Stefano Curletto, Anita Fuda, Andrea Brescia, Giulio Maestrello, Giorgio Radaele, Nicolae Naherneac, Paola Caldera Testo ed editing: prof. Antonella Martini I trucchi dei prestigiatori o dei manipolatori di carte non dovrebbero mai essere rivelati e questo vale anche per gli esperimenti che gli studenti del Portale presentano, ormai da anni, negli spettacoli di Magia della Chimica. D’altra parte il nostro scopo è stupire e divertire il pubblico (costituito soprattutto da bambini della Scuola primaria), affascinarlo con la bellezza della scienza e non fornire più o meno complesse spiegazioni dei fenomeni coinvolti nelle trasformazioni. Uno dei nostri esperimenti “cavalli di battaglia” è la reazione che presentiamo come “pendolo chimico”, nome con cui è nota quella che probabilmente è la più classica delle reazioni oscillanti, la reazione di Briggs – Rauscher, caratterizzata da una colorazione che “oscilla”, cioè varia periodicamente, da giallo a blu e viceversa. In letteratura esistono numerosi articoli che descrivono accuratamente i complessi meccanismi coinvolti nella reazione (Per chi fosse interessato alla fine ci sono alcuni riferimenti bibliografici essenziali) ma qui ci interessa solo documentare a grandi linee questa affascinante reazione approfittando del video e delle numerose fotografie scattate da Alessio durante le prove eseguite prima della partenza per Lucca, dove il 21 novembre scorso ci siamo esibiti nell’ambito di FuturText 2014. In un documento che abbiamo pubblicato sul sito www.itismajo.it/chimica nel 2006 è indicato come preparare le tre soluzioni che si devono mescolare per far avvenire la reazione oscillante. Qui, accanto ad una selezione delle fotografie scattate di Alessio, è fornita una sintetica descrizione dei processi chimici (in realtà molto complessi e in più stadi), che provocano la variazione periodica delle concentrazioni delle sostanze presenti e quindi l’oscillazione della colorazione. Prima oscillazione – Da giallo a blu Il colore giallo ambra è dovuto alla reazione di ossidazione dello ione iodato [IO3 -] ad acido ipoiodoso [HIO] da parte dell’acqua ossigenata [H2O2] in ambiente acido _ a) IO3 + H2O2 + H + → HIO + 2 O2 + 2 H2O Il processo avviene, in realtà, attraverso numerose reazioni intermedie in alcune delle quali è anche coinvolto lo ione Mn2 + che funge da catalizzatore. L’acido ipoiodoso [HIO] a sua volta reagisce con l’acqua ossigenata [H2O2] _ b) HIO + 2 H2O2 → I + O2 + H2O + H + - e poi con gli ioni ioduro [I ] che si sono formati nella precedente reazione dando iodio [I2]: _ c) HIO + I + H + → I2 + H2O È la salda d’amido, che segnala la presenza dello iodio, a dare la colorazione blu alla miscela. Seconda oscillazione: da blu a giallo Lo iodio però, a sua volta, reagisce con l’acido malonico [CH2(COOH)2] formando il corrispondente composto alogenato [ICH2(COOH)2] e ioni ioduro [I-] _ d) I2 + CH2(COOH)2 → ICH2(COOH)2 + I + H + Le quattro reazioni indicate non avvengono alla stessa velocità e quindi le concentrazioni delle specie intermedie presenti variano nel tempo. La colorazione assunta (e quindi l’oscillazione) dipende in particolare dalla concentrazione dello ione ioduro [I-] e la sequenza continua fino a quando tutto l’acido malonico [CH2(COOH)2] o lo ione iodato [IO3 -] non sono consumati. Una volta completata l’oscillazione da blu a giallo il processo e continua per diversi minuti La reazione completa è: _ IO3 + 2 H2O2 + CH2(COOH)2 + H + → ICH2(COOH)2 + 2 O2 + 3 H2O Il pendolo chimico è una reazione di semplice realizzazione ma affascinante e capace di stupire grandi e piccoli. Fonti bibliografiche: a) www.scienceinschool.org/.../issue13_antioxidants_reaction_italian.pdf ; b) Cervellati, Fetto - Effetto di sostanze sottrattrici di radicali liberi sulla reazione oscillante di Briggs – Rauscher – CnS, XXII, (2000)