La reacció d’oxidació de l’àcid malònic es pot catalitzar amb cesi, que en solució presenta dos estats d’oxidació possibles que són el Ce (III) i el Ce(IV), en aquesta reacció el Ce va oscil·lant entre aquests dos estats d’oxidació.
Per visualitzar aquesta oscil·lació s’utilitza la ferroïna que és un indicador redox, aquesta ferroïna conté ions Fe que al estar en la forma reduïda (Fe2+) tenen una coloració vermella i quan es troben en la forma oxidada (Fe3+) presenta una coloració blava.
Així que durant la producció de la reacció el Ce (III) es va oxidant a Ce(IV) reduint els ions Fe de la ferroïna de Fe3+ a Fe2+ provocant un canvi del color de la solució: de blau a vermell (oxidació).
Ce(III) + ferroïna (Fe3+, blau) → Ce(IV) + ferroïna (Fe2+, vermell)
I aquest Ce(IV) es torna a reduir a Ce(III) provocant la oxidació dels ions Fe de la ferroïna de Fe2+ a Fe3+ provocant el canvi de color invers: de vermell a blau (reducció).
Ce(IV) + ferroïna (Fe2+, vermell) → Ce(III) + ferroïna (Fe3+,blau)
Per tant en aquesta reacció es pot visualitzar la oscil·lació del Ce entre els seus dos estats d’oxidació mitjançant un canvi de color, que no és bruc sinó que es va produint progressivament.
Què volem demostrar?
Que es pot visualitzar la oscil·lació del Ce entre els seus estats d’oxidació en la reacció del reducció de l’àcid malònic, utilitzant ferroïna com a indicador.
Què utilitzem?
Material
- Agitador magnètic
- Mosca
- Erlenmeyer
- 4 matrassos aforats
Reactius
- Sulfat de cesi tetrahidratat (Ce (SO4)2
- Àcid sulfúric concentrat (H2SO4 cc)
- Solució de peròxid d’hidrogen del 3%
- Bromat de sodi (KBrO3)
- 1,10-fenentrolina
- Sulfat de ferro heptahidratat
(FeSO4 · 7H2O)
Com ho fem?
Es preparen 4 solucions:
Solució 1: Es dissolen 0.22g de en 75 ml d’aigua destil·lada, a continuació hi afegim 25 ml d’àcid sulfúric concentrat lentament i agitant, finalment s’afegeix gota a gota 3% fins que el color groc del ceri hagi desaparegut.
Solució 2: Es dissolen 3.12g de bromat de potassi en 100mL d’aigua destil·lada.
Solució 3: Es prepara una solució de ferroïna 0.01M. Es dissolen 0,55g de sulfat de ferro(II) heptahidratat en 200 ml d’aigua destil·lada i afegim 1.18g de 1,10-fenantrolina s’agita i, filtrem.
Solució 4: dissolem 8.58g d’àcid malònic en 100mL d’aigua destil·lada.
Un cop preparades les 4 solucions:
- Barregem per ordre de preparació, 10 mL de cadascuna de les solucions a excepció de la solució 3, de la qual s’afegeixen 10 gotes.
- Mantenim la mescla en agitació fins al final de la reacció.
S’ha d’anar en compte de no excedir-se amb la quantitat de ferroïna addicionada a la barreja perquè un excés d’aquesta provocaria que el canvi de color vermell a blau no s’observés.
Què observem i per què passa?
Quan la solució es troba en agitació, es presència una oscil·lació periòdica entre vermells i blaus clars durant uns 20 minuts aproximadament.
Aquest canvi cíclic és molt visual i atractiu. I aquest canvi és degut a la oscil·lació del Ce entre els seus estats d’oxidació provocant canvis en l’estat d’oxidació dels ions Fe presents en la ferroïna
Precaucions
- En aquest experiment s’utilitzen àcids concentrats, per tant, serà molt important l’ús dels guants.
- Els residus s’han de dipositar a un contenidor adequat, i no abocar- ho per l’aigüera.