Experimente:
Versuch: Die Landoltsche Zeitreaktion
Versuch: Oszillierende Reaktion der Malonsäure mit Iodat und Mangan

Wir haben eben gehört: "Chemische Reaktionen benötigen Zeit". Dazu gibt es ein wunderschönes Experiment, die Landoltsche Zeitreaktion. Da gießt man ein paar Lösungen zusammen, startet eine Stopp-Uhr - und nach einer bestimmten Zeitspanne färbt sich die Lösung plötzlich tiefblau. Diesen Vorgang nennt man auch gern "Landolt-Effekt".

Landoltsche Zeitreaktion (Foto: Daggi) Hierzu gibt es einen Film (4 MB) Klicke hier

Was steckt dahinter?
Kalium-Iodat reagiert in saurer Lösung mit schwachen Reduktionsmitteln wie Hydrogensulfit-Ionen.

Reduktion: IO₃^- + 6 H⁺ + 6 e^- ———> I^- + 3 H₂O

Oxidation: HSO₃^- + H₂O ———> HSO₄^- + 2 H⁺ + 2 e^-      | x 3

Redox-Reaktion: IO₃^- + 6 H⁺ + 3 HSO₃^- ———> I^- + 3 HSO₄^- + 6 H⁺

Sind die Reduktionsmittel aufgebraucht, so reagiert das überschüssige Iodat schlagartig mit den gebildeten Iodid-Ionen zu elementarem Iod. Dies ist ein Beispiel für eine Symproportionierungsreaktion.

Reduktion: IO₃^- + 6 H⁺ + 6 e^- ———> I^- + 3 H₂O

Oxidation: 2 I^- ———> I₂ + 2 e^-      | x 6

Durch Addition der beiden Gleichungen erhält man nach den Regeln der Algebra

Redox-Reaktion: IO₃^- + 6 H⁺ + 5 I^- ———> 3 I₂ + 3 H₂O

Wir kennen das von der quantitativen Titration der Ascorbinsäure mit Iodat oder analog mit Bromat.

Die Zeitdauer der Reaktion (die nach den Gesetzen dritter Ordnung ablaufen soll) zeigt eine deutliche, beeindruckende Konzentrationsabhängigkeit. Ist ja auch klar: Das alles muss von der Konzentration der Reaktionspartner - hier vor allem von der Konzentration des Reduktionsmittels abhängen.

Die Versuche verlaufen so präzise, zeitlich exakt und sind deshalb in ihrem Ablauf so voraussagbar, dass man sie gern auch als überraschungs- oder Wunderversuche einsetzt (-> Versuch Landolt).

Ein Hinweis: Das obige Reaktionsschema ist stark vereinfacht. Genau genommen laufen natürlich viel mehr Elementarreaktionen in diesem hochkomplexen System ab. Beteiligt sind auch viele Iod-oxo-Verbindungen und -Radikale. In diesem Zusammenhang sollte man auch einen Typ oszillierender Reaktionen sehen, den man unter dem Begriff Iodat-Uhr kennt.

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