碘钟反应

碘钟反应是一个经典的化学钟演示实验，用于展示化学动力学的作用； 它是由 Hans Heinrich Landolt 于 1886 年发现的。碘钟反应存在多种变体，每种变体都涉及碘物质（碘离子、游离碘或碘酸根离子）和淀粉存在下的氧化还原试剂。 混合两种无色溶液，起初没有明显的反应。 短暂延迟后，由于三碘化物-淀粉复合物的形成，液体突然变成深蓝色。 在一些变型中，溶液将反复从无色变为蓝色再回到无色，直到试剂耗尽。

该方法从过氧化氢和硫酸溶液开始。 向其中加入含有碘化钾、硫代硫酸钠和淀粉的溶液。 溶液中有两个反应同时发生。

在xxx个缓慢的反应中，会产生碘：

H_{2O2 + 2 I− + 2 H+ → I2 + 2 H2O}

在第二个快速反应中，碘被硫代硫酸盐重新转化为两个碘离子：

2 S_{2O2−3 + I2 → S4O2−6 + 2 我-}

一段时间后，溶液的颜色总是变成深蓝色，几乎是黑色。

当溶液混合时，第二个反应导致碘的消耗速度比生成速度快得多，并且只有少量碘存在于动态平衡中。 一旦硫代硫酸根离子耗尽，该反应就会停止，由碘-淀粉复合物引起的蓝色就会出现。

任何加速xxx反应的东西都会缩短溶液变色的时间。 降低 pH（增加 H+ _{浓度）或增加碘化物或过氧化氢的浓度会缩短时间。 添加更多的硫代硫酸盐会产生相反的效果； 出现蓝色需要更长的时间。}

除了使用硫代硫酸钠作为底物外，还可以使用半胱氨酸。

碘化钾中的碘化物在xxx个反应中转化为碘：

2 I− + 2 H+ + H2O2 → I2 + 2 H2O

在xxx个反应中产生的碘被还原剂半胱氨酸还原成碘化物。 同时，半胱氨酸被氧化成胱氨酸。

2 C3H7NO2S + I2 → C6H12N2O4S2 + 2 I− + 2 H+

与硫代硫酸盐的情况类似，当半胱氨酸耗尽时，会出现蓝色。

另一种方案使用碘酸根离子溶液（例如碘酸钾），向其中添加亚硫酸氢钠的酸化溶液（再次用硫酸）。

在此协议中，碘离子是由碘酸盐和亚硫酸氢盐之间的以下缓慢反应产生的：

IO−3 + 3 HSO−3 → I− + 3 HSO−4

该xxx步是速率确定步骤。 接下来，过量的碘酸盐会将上面生成的碘化物氧化成碘：

IO−3 + 5 I− + 6 H+ → 3 I_{2 + 3 H2O}

然而，碘会立即被亚硫酸氢盐还原成碘化物：

I_{2 + HSO−3 + H2O → 2 I− + HSO−4 + 2 H+</ 子>}

当亚硫酸氢盐被完全消耗时，碘将存活（即不被亚硫酸氢盐还原）与淀粉形成深蓝色络合物。

该时钟反应使用过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵将碘离子氧化成碘。 硫代硫酸钠用于在碘与淀粉络合形成特有的蓝黑色之前将碘还原成碘化物。

碘的产生：

2 I− + S_{2O2−8 → I2 + 2 SO2−4}

然后被删除：

I_{2 + 2 S2O2−3 → 2 I− + S 4O2−6}

一旦所有的硫代硫酸盐都被消耗掉，碘就可能与淀粉形成复合物。 过硫酸钾的溶解度较低，而过硫酸铵的溶解度较高，因此可用于牛津大学实施例中描述的反应。