2015 Un pendolo chimico

Un pendolo chimico
(La reazione oscillante di Briggs – Rauscher)
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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
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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]
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b) HIO + 2 H2O2 → I + O2 + H2O + H +
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e poi con gli ioni ioduro [I ] che si sono formati nella precedente reazione dando iodio [I2]:
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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-]
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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:
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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)