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Bray-Liebhafsky-Reaktion



Die Bray-Liebhafsky-Reaktion ist eine oszillierende chemische Reaktion. Sie wurde als erste solche Reaktion für ein homogenes System beschrieben.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Geschichte

Im Jahre 1921 wurde von William C. Bray erstmals eine oszillierende chemische Reaktion beschrieben, die in einem homogenen Medium abläuft.[1] Bray untersuchte die katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Iodat und bemerkte eine periodisch schwankende Sauerstoffentwicklung. Diese Reaktion wurde von seinem Studenten Herman A. Liebhafsky weiter untersucht und deshalb Bray-Liebhafsky-Reaktion genannt. Die Publikation fand seinerzeit jedoch nur wenig Beachtung und stieß beim Fachpublikum sogar auf Ablehnung; auch wurde behauptet, das periodische Verhalten ginge von Verunreinigungen aus, die heterophasige Grenzflächen schaffen würden, welche damal als Voraussetzung für das Auftreten solcher Oszillationen galten.

Reaktionsmechanismus

Die komplexe Reaktion umfasst mehrere sowohl radikalische als auch nichtradikalische Schritte. Eine grundlegende Eigenschaft des Systems ist es, dass H2O2 das notwendige Redoxpotential besitzt, um sowohl I2 zu IO3- gemäß

\mathrm{ 5 \; H_2O_2 + I_2 \longrightarrow 2 \; IO_3^- + 2 \; H^+ + 4 \; H_2O}

zu oxidieren, als auch IO3- zu I2 gemäß

\mathrm{ 5 \; H_2O_2 + 2 \; IO_3^- + 2 \; H^+ \longrightarrow I_2 + 5 \; O_2 + 6 \; H_2O}

zu reduzieren. Zwischen diesen beiden genannten Reaktionen oszilliert das System hin und her, wodurch simultane Konzentrationssprünge des Iodids und der Sauerstoffproduktion (dO2/dt) verursacht werden sowie thermische Oszillationen entstehen. Eine Erhöhung der Temperatur bedingt eine Verlängerung der Periode.

Als Nettostöchiometrie der Reaktion kann folgende Reaktion angegeben werden

\mathrm{ 2 \; H_2O_2 \longrightarrow 2 \; H_2O + O_2},

wobei ein Katalysator und IO3- zugegen seien müssen.

Quellen

  1. W. C. Bray: A Periodic Reaction in Homogeneous Solution and Its Relation to Catalysis. In: J. Am. Chem. Soc. 43, S. 1262-1267, 1921
 
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