Egy kémcsőben színtelen kálium-jodid oldat van, amely kevés keményítőt is tartalmaz. Ha a kémcsőbe hidrogén-peroxid oldatot csepegtetünk, az oldat színe sötétkékre változik. Mi a változás magyarázata?
válasza:
válasza:A leírt reakcióban több lépés játszódik le egymás után, amelyek kémiai és fizikai szempontból is érdekesek. Nézzük meg a folyamatot lépésről lépésre:
1. Kiinduló anyagok és a körülmények
Kálium-jodid (KI): Ez egy ionos vegyület, amely vízben oldva disszociál:
𝐾
𝐼
→
𝐾
+
+
𝐼
−
KI→K
+
+I
−
A kálium-jodid oldat tehát jodid-ionokat (
𝐼
−
I
−
) tartalmaz.
Keményítő: Ez egy természetes poliszacharid, amely nem vesz részt közvetlenül a kémiai reakcióban, de fontos indikátor szerepe van. A keményítő képes komplexet képezni jódmolekulákkal (
𝐼
2
I
2
), amit sötétkék szín jelez.
Hidrogén-peroxid (
𝐻
2
𝑂
2
H
2
O
2
): Ez egy oxidálószer, amely az oldatban oxidációs reakciókat indít el, például a jodid-ionok (
𝐼
−
I
−
) oxidációját jódmolekulává (
𝐼
2
I
2
).
2. A kémiai változás – a reakciók lépései
2.1. A hidrogén-peroxid reakciója savas közegben
A kálium-jodid-oldatban önmagában nincs savas közeg, de a hidrogén-peroxid disszociációja és a környezeti ionok jelenléte enyhén savas közeg kialakulását eredményezheti:
𝐻
2
𝑂
2
+
2
𝐻
+
→
2
𝐻
2
𝑂
+
𝑂
2
.
H
2
O
2
+2H
+
→2H
2
O+O
2
.
Az enyhén savas környezetben a hidrogén-peroxid oxidálószerként viselkedik, és oxidálja a jodid-ionokat (
𝐼
−
I
−
).
2.2. A jodid-ionok oxidációja
A hidrogén-peroxid oxidálja a jodid-ionokat molekuláris jóddá (
𝐼
2
I
2
). A reakció így írható fel:
𝐻
2
𝑂
2
+
2
𝐼
−
+
2
𝐻
+
→
𝐼
2
+
2
𝐻
2
𝑂
.
H
2
O
2
+2I
−
+2H
+
→I
2
+2H
2
O.
Ebben a folyamatban:
A hidrogén-peroxid oxidálószerként szerepel (elektront von el az
𝐼
−
I
−
-tól).
A jodid-ion (
𝐼
−
I
−
) redukálószerként működik, és jódmolekulává (
𝐼
2
I
2
) oxidálódik.
2.3. A jód molekulájának reakciója keményítővel
A keletkező molekuláris jód (
𝐼
2
I
2
) önmagában gyenge sárgás színt adhat az oldatnak, azonban a keményítő jelenlétében komplexet képez a keményítővel. Ez a komplex sötétkék színű, és ezért az oldat színe drasztikusan megváltozik.
A jód és a keményítő közötti kölcsönhatás a következőképpen írható le:
A jódmolekulák (
𝐼
2
I
2
) beágyazódnak a keményítő spirális szerkezetébe.
Ez a fizikai komplexképződés következtében sötétkék színt eredményez.
3. Miért történik a színváltozás?
A színváltozást az okozza, hogy a semleges jódmolekulák (
𝐼
2
I
2
) komplexet képeznek a keményítővel.
Ez a komplex sötétkék, míg az oxidáció előtt az oldat színtelen volt, mivel a jodid-ionok (
𝐼
−
I
−
) nem lépnek kölcsönhatásba a keményítővel.
4. A folyamat energetikai és kémiai szempontból
A hidrogén-peroxid oxidációs potenciálja magas, ezért könnyen oxidálja a jodid-ionokat molekuláris jóddá.
Az oxidáció-redukciós folyamat spontán zajlik, mivel a rendszer energiaminimumra törekszik, és az oxidációval stabilabb termékek (jód és víz) keletkeznek.
5. A reakciók egyenletei összefoglalva
A jodid-ionok oxidációja:
𝐻
2
𝑂
2
+
2
𝐼
−
+
2
𝐻
+
→
𝐼
2
+
2
𝐻
2
𝑂
.
H
2
O
2
+2I
−
+2H
+
→I
2
+2H
2
O.
A molekuláris jód és a keményítő komplexképzése:
Kem
e
ˊ
ny
ı
ˊ
t
o
˝
+
𝐼
2
→
Kem
e
ˊ
ny
ı
ˊ
t
o
˝
-j
o
ˊ
d komplex (s
o
¨
t
e
ˊ
tk
e
ˊ
k sz
ı
ˊ
n)
.
Kem
e
ˊ
ny
ı
ˊ
t
o
˝
+I
2
→Kem
e
ˊ
ny
ı
ˊ
t
o
˝
-j
o
ˊ
d komplex (s
o
¨
t
e
ˊ
tk
e
ˊ
k sz
ı
ˊ
n).
Összefoglalás
Amikor a hidrogén-peroxidot kálium-jodid és keményítő oldatához adjuk:
A hidrogén-peroxid oxidálja a jodid-ionokat molekuláris jóddá (
𝐼
2
I
2
).
A keletkező jódmolekulák komplexet képeznek a keményítő spirális szerkezetével, amelynek eredményeként sötétkék szín alakul ki.
A színváltozás a kémiai reakciók és a komplexképződés eredménye, amely egyszerre magyarázható a redoxireakciók és a fizikai komplexképződés szempontjából.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2025, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!