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!):
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.
