Reação relógio clorato-iodo-ozônio. Caracterização e Mecanismo

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
Reação relógio clorato-iodo-ozônio. Caracterização e Mecanismo
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Emily V. Monteiro (IC), Juliano R. T. Pereira (IC), Rafaela T. P. Sant’Anna (PG), R. B. Faria * (PQ)
*[email protected]
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Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Universidade Federal do Rio de Janeiro
Palavras Chave: reação relógio, clorato, iodo, ozônio, cinética, comportamento não linear
Introdução
As reações relógio são uma classe especial de
fenômenos químicos não lineares caracterizados
por uma abrupta mudança na concentração de
alguma espécie química após um período de
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indução. A reação relógio Clorato-Iodo foi a
primeira reação relógio descoberta envolvendo
2
clorato. Segundo Galajda, Lente e Fábián, a luz
ultravioleta produzida pela lâmpada de deutério do
espectrofotômetro de arranjo de diodos empregado
dissocia a molécula de I2, formando I• que então
reage com o clorato, iniciando a sequência de
reações autocatalíticas que levam ao fenômeno de
reação relógio. Entretanto, existem outras formas de
iniciar esta sequência de reações.
Nesse trabalho relatamos a descoberta de uma
nova reação relógio envolvendo clorato, iodo e
ozônio e que não usa luz UV. Nesta mistura o O3
oxida o I a HOI, o qual reage então com o clorato
iniciando a sequência autocatalítica. Essa nova
reação é a primeira reação relógio conhecida que
envolve ozônio.
Resultados e Discussão
O uso de diferentes concentrações dos reagentes
mostra que o período de indução diminui com o
aumento das concentrações de ozônio (Fig. 1),
clorato e ácido (HClO4), mas aumenta com a
concentração de iodeto e é indiferente com relação
à concentração de iodo (Fig. 2).
Figura 2. Efeito de [I2]0 sobre a reação relógio
clorato-iodo-ozônio a 25 °C; [H+] = 0,474 M; [O3] = 4
-6
× 10 M; [ClO3 ] = 0,0251 M.
O comportamento observado pode ser explicado
considerando-se que o ozônio reage com o iodeto
pela bem conhecida reação
+
O3 + I + H → HOI + O2
e o HOI formado (na sua forma protonada,
predominante em meio ácido) reage então com o
clorato, dando início a uma sequência de reações
autocatalíticas que levam ao consumo do iodo em
equilíbrio com o HOI e o íon iodeto.
ClO3- + H2OI+ + H+ → HIO2 + HClO2 + H+
ClO3- + HIO2 + H+ → IO3- + HClO2 + H+
I2 + H2O
HOI + I- + H+
Conclusões
Os resultados obtidos demonstram a existência de
uma nova reação relógio, a primeira a ser
descoberta envolvendo ozônio.
Agradecimentos
CNPq, CAPES, FAPERJ.
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Oliveira, A. P.; Faria, R. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18022.
Galadja, M.; Lente, G.; Fábian, I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7738.
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Lengyel, I.; Li, J.; Kustin, K.; Epstein, I. R. J. Am. Chem. Soc. 1996,
118, 3708.
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Figura 1. Efeito de [O3]0 sobre a reação relógio
clorato-iodo-ozônio
a 25 °C; [H+] = 0,474 M; [I2] =
-5
8,8 × 10 M; [ClO3 ] = 0,0251 M.
36a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química