Belousov-Zhabotinsky Reaktion [Exkurs 4]

1.: Versuch

Dieses Experiment ist relativ einfach durchzuführen und eignet sich auch sehr gut als Schülerversuch. Die Dauer beträgt etwa 40 45 Minuten vom Abmessen der Chemikalien bis zu den ersten Resultaten.
Voraussetzung für ein gutes Gelingen ist einwandfreies Material und sehr genaues Abmessen. Da giftige Bromdämpfe entstehen, ist das Experiment grundsätzlich unter dem Abzug durchzuführen.
Man stelle zuerst vier Lösungen her (beschriften!):

B-Z-Zutaten

Nun mische man 3.6ml von (1), 0.25ml von (2) und 0.5ml von (3) in einem Becherglas (VORSICHT BROMDAMPF!). Nach einigen Minuten verschwindet die anfangs bräunliche Färbung. Ist das geschehen, so fügt man 0.7ml der Lösung (4) hinzu. Eine dunkelrote Lösung entsteht, die sich beim Umrühren hellblau verfärbt. Diese gießt man etwa 1.5mm hoch in eine Petrischale beliebigen Ausmaßes, die mit Vorteil auf einer weißen Unterlage steht. Ab diesem Moment sollte absolute Ruhe herrschen, Erschütterungen oder Luftstöße sind zu vermeiden (eine Glasplatte auf die Schale zu legen, kann sich als Vorteil erweisen).
Das Gemisch färbt sich abwechselnd dunkelrot und hellblau. An verunreinigten Stellen treten spontan Wellenzentren auf, die sich zuerst als Flecken bemerkbar machen. Wellen lassen sich auch mit einem Silberdraht oder einem heißen Platindraht provozieren. Mit dem Luftstoß einer Pipette kann man gezielt konzentrische Kreise in rotierende Spiralen umwandeln.
Für Präsentationen ist es möglich, eine größere Petrischale (Durchmesser 20cm) auf einen Hellraumprojektor zu stellen, den man zuvor genau ausrichtet hat und zum fraglichen Zeitpunkt in Betrieb setzt. Je nach Hitzeentwicklung und Vibration des Projektors hält das Muster einige Minuten.

2.: Genaue Reaktion

Der Schlüssel zur Musterbildung liegt im Element Brom. Brom tritt periodisch wiederkehrend in verschiedenen Valenzzuständen (Br-, Br2, HOBr, HOBr2, BrO2, und BrO3-) auf. Das folgende Reaktionssystem beschreibt den Vorgang komplett.

Genaue B-Z-Reaktion