碘鐘反應是什么

◆徐 海 公 明

在化學王國里，有這樣一種美麗而又神奇的化學反應，它就像精準的時鐘鐘擺一樣，能自己計算好反應時間。它此時發生某個反應，彼時又發生另一個反應，在循環往復中不斷重復，直到給它上的“發條”結束，反應才停止。

通過一定的方式讓這兩個周期的反應能出現明顯的反應現象，如同一個更直觀、更明顯的“鐘擺”。這種反應有一個專屬名字——振蕩反應。接下來，我們就開動雙手，演示振蕩反應中極為典型的例子——碘鐘反應。

這是一個視覺效果較為震撼的化學反應，但要想實驗獲得成功，要求各種藥品的比例非常精確。

所以，千萬要看清楚實驗步驟！讓我們一起來探索“碘鐘”的奧秘吧！

魔術材料

濃度為29%的過氧化氫溶液、丙二酸、硫酸錳、淀粉、碘酸鉀、硫酸、燒杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、天平、稱量紙、藥勺、膠頭滴管。

圖1 實驗器材

魔術步驟

1.配置甲溶液

佩戴好防護手套和護目鏡，量取97 mL29%的過氧化氫溶液，轉入250 mL容量瓶里，加入蒸餾水稀釋到刻度，得到3.6 mol/L過氧化氫溶液。

2.配置乙溶液

佩戴好防護手套和護目鏡，分別稱取3.9 g丙二酸和0.76 g硫酸錳，分別溶于適量水中。另稱取0.075 g可溶性淀粉，溶于約50 mL的沸水中。把三者轉入250 mL容量瓶里，稀釋到刻度，得到丙二酸、硫酸錳和淀粉的混合溶液。

3.配置丙溶液

稱取10.75 g碘酸鉀溶于適量熱水中，再加入40 mL1 mol/L硫酸溶液酸化。轉入250 mL容量瓶里，稀釋到刻度，得到0.2 mol/L碘酸鉀和0.08 mol/L硫酸的混合溶液。

4.混合液體

將甲、乙、丙三組溶液以等體積在燒杯中混合后，反應液由無色變為琥珀色再變為藍紫色，幾秒后褪為無色，接著變為琥珀色，之后逐漸加深，藍紫色會出現，幾秒后又消失……這樣周而復始地呈周期性變化。碘鐘反應的振蕩周期約為8秒，反復振蕩能持續數分鐘。

圖2 碘鐘反應過程中的顏色變化

“徐”徐道來

中南大學教授 徐 海

將配置好的反應物迅速混合，可以在一小段時間后觀察到，溶液由無色變為藍紫色，這是因為此時體系中生成了碘單質，碘單質與溶液中的淀粉結合，溶液變藍紫色。幾秒鐘之后，溶液中的藍紫色褪去，這是因為溶液中的碘單質被消耗了。如此循環往復，直至某種反應物耗盡，碘鐘反應即會停止。

此外，也有許多其他反應物的組合可以達到碘鐘反應類似的效果。

提及化學實驗中讓人印象深刻的化學反應，碘鐘反應一定排得上名號，這個反應具有反應速率快、實驗現象明顯等特點。然而，這個實驗要求精確地定量，如果你能精確地配置好反應物溶液，那么碘鐘反應將如預期一般持續反復振蕩。

如果實驗現象并沒有想象中的那么完美，你可能要查找反應物配置過程中可能出現的小差錯了。只要多嘗試、多反思、多總結，相信你一定能成功！