振荡反应之探讨.PDF

振盪反應之探討 八十八年度參加校內科展獲特優 參加台北市第三十三屆科展獲研究精神獎 八十九年度參加台北市中等學校科學研究獎助二等獎 作 者 ：950 班 郭宇軒 、劉筱涵 、 952 班 徐佳榕 指導老師 ：陳昭錦老師 一 、研究動機 ： 振盪反應是一個很迷人的反應 ，當我們高一見到學長在做這個實驗時就對它顏色 的來回變化的原理很好奇 。後來又在科學月刊上讀到交通大學應化系的何子樂教授一 篇有關振盪反應的文章 ，於是我們決定自己動手收集資料 。在找到了許多篇碩士論文 並在閱讀之後 ，我們終於了解此反應機制的一些基本的理論 ，於是決定進行一些相關 的實驗以深入了解振盪反應 。 二 、研究目的 ： 振盪反應的實驗如果對高中生示範 ，它不斷變化的色彩 ，必能引起學生對化學的 興趣 ，這一篇研究是以高中生所學到的知識 ，並以我們所能想到的實驗變因來進行有 關振盪反應的探討 ，希望能將相關的實驗原理結果 、實驗步驟以及實驗原理整理成一 篇報告 。做為有關反應動力學及反應機構方面上的補充教材 ，並以此滿足對化學有興 趣的高中生的求知慾 ，亦可做為高中數理資優班學生專題研究的教材 。 三 、研究問題 ： 我們要研究的問題主要是了解振盪反應的條件 ，每次實驗時改變部分的反應物或 條件 ，然後研究該種類的反應物或條件對反應的影響 。並將有反應的實驗以光譜及電 位做為監測的工具 ，好得到進一步的資料 ，以利有關反應常數及反應動力學的問題之 探討 。最後改變反應的封閉性 ，滴加含有反應物的溶液並觀察反應變成雙穩態之現象 。 並藉此熟悉紫外線光譜儀 、標準電位等高中生較少接觸之化學實驗器材的使用方式 。 四 、實驗器材 ： 1.濃度 2M 的硫酸 。 11.硫酸銅 。 一 、 化-1 2.濃度 1M 的硫酸 。 12.甲酸 。 3.濃度 0.5M的硫酸 。 13.乙酸 。 4.溴酸鉀 。 14.丙酸 。 5.碘酸鉀 。 15.丙二酸 。 6氯酸鉀 。 16.丁二酸 。 7.硝酸氨鈰 。 17.檸檬酸 。 8.硫酸亞錳 。 18.亞鐵靈 。 9.硫酸亞鐵 。 19.紫外線吸收光譜儀 。 10.硫酸鎳 。 20.加熱攪拌器 。 五 、實驗一 ： (一)實驗步驟 ： 1.將一點三一克的溴酸鉀 、零點一四克的硝酸氨鈰溶於一百二十五毫升濃度 1M 的硫酸中 。 2.加入一毫升濃度 0.025M的亞鐵靈當指示劑 。 3.加入三點五七克的丙二酸 。 4.打開自動攪拌器 ，並記錄顏色的變化 。 (二)實驗結果 ： 產生顏色的變化 ，由粉紅色與淺藍色之間的來回變化 。誘導期的顏色為藍 色而振盪期的顏色以粉紅色的時間較多 ，結果和資料上所說的一致 ，可以說是成 功的重現了貝魯烏索夫─賈勃丁斯基反應 。 六 、實驗二 ： (一)實驗步驟 ： 1.將一點三一克的溴酸鉀 、零點一四克的硝酸氨鈰溶於一百二十五毫升濃度 1M 的硫酸中 。 2.加入一毫升濃度 0.025M的亞鐵靈當指示劑 。 3.加入三點五七克的丙二酸 。 4.打開自動攪拌器 ，並記錄顏色的變化 。 5.重復上述步驟四次 ，只是將零點一四克的硝酸氨