碘鐘反應

碘鐘反應（Iodine clock reaction）是一種經典的秒錶反應實驗，其體現了化學動力學的原理。它於1886年被瑞士化學家漢斯·蘭多爾特發現。^[1]在碘鐘反應中，兩種（或三種）無色的液體被混合在一起，並在幾秒鐘後變成藍色。此反應可以經由多種不同的途徑產生。

過硫酸鉀將碘離子氧化為碘，而碘又與澱粉反應生成藍紫色錯合物，產生碘鐘反應。本影片中溶液變色的過程經大幅加速，實際需時因濃度而異。

過氧化氫型碘鐘

向硫酸酸化的過氧化氫溶液中加入碘酸鉀、硫代硫酸鈉和澱粉的混合溶液。此時在體系中存在兩個主要反應，離子方程式為：

H₂O₂(aq) + 3I⁻(aq) + 2H⁺ → I₃⁻ + 2H₂O

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

碘酸鹽型碘鐘

向用硫酸酸化的碘酸鹽中加入亞硫酸氫鈉（或先以較安定的焦亞硫酸鈉溶於水生成亞硫酸氫鈉）以及少量澱粉溶液^[2]，此時體系中出現如下反應：

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

然後過量的碘酸根離子與碘離子發生歸中反應：

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

接著亞硫酸氫鈉將生成的碘還原：

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

過硫酸鹽型碘鐘

通過過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨將碘離子氧化成碘單質。加入硫代硫酸鈉可以將碘單質還原回碘離子。離子方程式如下：

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

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

氯酸鹽型碘鐘

將盧戈氏碘液、氯酸鈉和過氯酸混合^[3]，離子方程式如下：

I₃⁻ → I⁻ + I₂

ClO₃⁻ + I⁻ + 2H⁺ → HIO +HClO₂

ClO₃⁻ + HIO + H⁺ → HIO₂ + HClO₂

ClO₃⁻ + HIO₂ → IO₃⁻ + HClO₂

參見

• 秒錶反應
• 萬聖節反應

參考資料

1. 參見：

   • Landolt, H. Ueber die Zeitdauer der Reaction zwischen Jodsäure und schwefliger Säure [On the duration of the reaction between iodic acid and sulfurous acid]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1886, 19 (1): 1317–1365. doi:10.1002/cber.188601901293 （German）. 引文格式1維護：未識別語文類型 (link)
   • Landolt, H. Ueber die Zeitdauer der Reaction zwischen Jodsäure und schwefliger Säure [Part 2] [On the duration of the reaction between iodic acid and sulfurous acid]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1887, 20 (1): 745–760. doi:10.1002/cber.188702001173 （German）. 引文格式1維護：未識別語文類型 (link)
2. Experiment 6: THE RATE LAWS OF AN IODINE CLOCK REACTION (PDF). [2018-04-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2018-05-17）.
3. André P. Oliveira and Roberto B. Faria. The chlorate-iodine clock reaction. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (51): 18022–18023. PMID 16366551. doi:10.1021/ja0570537.