La reacción del reloj de yodo es un experimento clásico de demostración del reloj químico para mostrar la cinética química en acción; fue descubierto por Hans Heinrich Landolt en 1886. [1] La reacción del reloj de yodo existe en varias variaciones, cada una de las cuales involucra especies de yodo (ion yoduro , yodo libre o ion yodato ) y reactivos redox en presencia de almidón . Se mezclan dos soluciones incoloras y al principio no hay reacción visible. Después de un breve retraso de tiempo, el líquido repentinamente se vuelve de un tono azul oscuro debido a la formación de un complejo triyoduro-almidón . En algunas variaciones, la solución pasará repetidamente de incolora a azul y nuevamente a incolora, hasta que se agoten los reactivos.
Este método comienza con una solución de peróxido de hidrógeno y ácido sulfúrico . A esta solución se le añade una solución que contiene yoduro de potasio , tiosulfato de sodio y almidón . En la solución se producen dos reacciones simultáneamente.
En la primera reacción, lenta, se produce yodo:
En la segunda reacción, rápida, el yodo se reconvierte en dos iones yoduro mediante el tiosulfato:
Después de un tiempo la solución cambia de color a un azul muy oscuro, casi negro.
Cuando las soluciones se mezclan, la segunda reacción hace que el yodo se consuma mucho más rápido de lo que se genera , y sólo una pequeña cantidad de yodo está presente en el equilibrio dinámico . Una vez que se ha agotado el ion tiosulfato, esta reacción se detiene y aparece el color azul causado por el complejo yodo-almidón .
Cualquier cosa que acelere la primera reacción acortará el tiempo hasta que la solución cambie de color. Disminuir el pH (aumentar el H+
concentración), o aumentar la concentración de yoduro o peróxido de hidrógeno acortará el tiempo. Añadir más tiosulfato tendrá el efecto contrario; el color azul tardará más en aparecer.
Además de utilizar tiosulfato de sodio como sustrato, también se puede utilizar cisteína . [2]
El yoduro de yoduro de potasio se convierte en yodo en la primera reacción:
2I − + 2H + + H 2 O 2 → I 2 + 2 H 2 O
El yodo producido en la primera reacción se reduce nuevamente a yoduro mediante el agente reductor cisteína. Al mismo tiempo, la cisteína se oxida a cistina.
2C3H7NO2S + I2 → C6H12N2O4S2 + 2I− + 2H +
De manera similar al caso del tiosulfato, cuando la cisteína se agota, aparece el color azul.
Un protocolo alternativo utiliza una solución de iones yodato (por ejemplo yodato de potasio) al que se agrega una solución acidificada (nuevamente con ácido sulfúrico ) de bisulfito de sodio . [3]
En este protocolo, el ion yoduro se genera mediante la siguiente reacción lenta entre el yodato y el bisulfito:
Este primer paso es el que determina la velocidad. A continuación, el exceso de yodato oxidará el yoduro generado anteriormente para formar yodo:
Sin embargo, el yodo se reduce inmediatamente de nuevo a yoduro por acción del bisulfito:
Cuando el bisulfito se haya consumido completamente, el yodo sobrevivirá (es decir, no habrá reducción por el bisulfito) para formar el complejo azul oscuro con el almidón.
Esta reacción de reloj utiliza persulfato de sodio , potasio o amonio para oxidar los iones de yoduro a yodo . El tiosulfato de sodio se utiliza para reducir el yodo nuevamente a yoduro antes de que el yodo pueda formar complejos con el almidón para formar el color azul-negro característico.
El yodo se genera:
Y luego se elimina:
Una vez que se consume todo el tiosulfato, el yodo puede formar un complejo con el almidón. El persulfato de potasio es menos soluble (véase el sitio web de Salters), mientras que el persulfato de amonio tiene una mayor solubilidad y se utiliza en su lugar en la reacción descrita en los ejemplos de la Universidad de Oxford. [4]
También se ha establecido una secuencia de reloj de yodo experimental para un sistema que consiste en yodo, yoduro de potasio , clorato de sodio y ácido perclórico que tiene lugar a través de las siguientes reacciones. [5]
El triyoduro está presente en equilibrio con el anión yoduro y el yodo molecular :
El ion clorato oxida el ion yoduro a ácido hipoyodoso y ácido cloroso en el paso lento y determinante de la velocidad :
El consumo de clorato se acelera por la reacción del ácido hipoyodoso con ácido yodoso y más ácido cloroso:
Más autocatálisis cuando el ácido yodado recién generado también convierte el clorato en el paso de reacción más rápido:
En este reloj, el período de inducción es el tiempo que tarda el proceso autocatalítico en iniciarse, después del cual la concentración de yodo libre cae rápidamente, como se observa mediante espectroscopia UV-visible .
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)