Reações relógio estão entre as demonstrações de experimentos de química mais interessantes e surpreendentes. Quando aliadas a uma apresentação bem planejada e ensaiada, e com os devidos cuidados na preparação, elas demonstram o enorme controle que os químicos conseguem ter sobre as transformações químicas.
Mas o que é uma reação relógio? Basicamente, é uma reação em que, inicialmente, nada acontece ao se misturar os reagentes. Mas, passado algum tempo, puff! Imediatamente podemos perceber uma evidência de que uma reação aconteceu. Na maioria das reações relógio, essa evidência é uma mudança de cor. Mas existem reações relógio que emitem luz (qumioluminescentes), que emitem um gás ou em que se forma um precipitado.
No vídeo abaixo, produzido com os alunos do COLTEC na época do projeto pontociência, podemos ver como a demonstração pode ser feita em conjunto com uma música. A ideia de se usar essa música, a abertura da ópera Guilherme Tell de Rossini, veio de um artigo no Journal of Chemical Education de 1980: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ed057p152.1.
Preparando a demonstração
- 10 béqueres de 250 mL
- 10 erlenmeyers
- solução A:
- iodato de potássio 2 g/L (KIO3)
- solução B:
- Bisulfito de sódio 0,40 g/L (NaHSO3)
- amido solúvel 2 g/L
- ácido sulfúrico (10 mL de solução 3 mol/L) (H2SO4)
Você pode usar provetas ou seringas para medir os volumes (mas se tiver acesso a buretas para as soluções A e B e para a água, o processo é bem mais fácil).
Para garantir que a última solução irá mudar de cor exatamente no final na música, você pode “afinar” as soluções. Para isso, prepare as soluções A10 e B10 e misture-as, ao mesmo tempo em que você inicia um cronômetro. Meça o tempo gasto para a mudança de cor e compare com o tempo da música desde o sinal para a mistura das soluções até o final. A partir deste valor você pode colocar mais água ou mais das soluções A e B, de modo a chegar na combinação perfeita.
Reação relógio em microescala
Para viabilizar o empréstimo das soluções da reação relógio de iodo, decidimos preparar um procedimento em que usamos apenas gotas das duas soluções. Assim, usamos uma pasta L de plástico transparente e colocamos as soluções A e B (preparadas como no procedimento descrito acima) em frascos conta-gotas. Colocamos um folha impressa no interior da pasta, como mostrado abaixo:
Os alunos seguem as instruções na folha, colocando diferentes quantidades de gotas de solução A e B e de água, nas reações 1, 2 e 3. O vídeo abaixo mostra o que acontece.
O que acontece
A reação relógio de iodo é das mais conhecidas e utilizadas, mas mesmo ela possui diversas variantes. O que elas têm em comum é o fato de que após algum tempo da mistura dos reagentes, uma reação forma iodo molecular, que reage com o amido presente e forma um complexo de cor azul.
A primeira reação que ocorre, é entre os íons iodato e bisulfito, gerando o íon iodeto.
Em seguida, iodo molecular é formado pela reação entre iodeto de potássio e iodato de potássio. Iodo molecular não é solúvel em água, mas na presença de íons iodeto, o íon triiodeto, I3– se forma, e este é solúvel em água.
Mas se o iodo se forma na reação entre iodeto e iodato, porque não vemos a mudança de cor imediatamente? O iodo se forma, mas é rapidamente consumido por outro componente da mistura, o bissulfito de sódio, voltando a formar iodeto.
A reação continua sem mudanças, iodeto com iodato formando iodo, e o iodo desaparecendo com o bissulfito, até o momento em que o bissulfito acaba. O iodo rapidamente se acumula e torna a solução azul com o amido.
É interessante perceber que a reação entre os íons I3– e o bissulfito é muito mais rápida que a reação entre iodato e iodeto, que não vemos a cor azul até que ela pare de acontecer, quando o bissulfito acaba. A cinética desta reação é um tanto complexa, dependendo da concentração de bissulfito, de iodato e do pH da solução. É possível se usar a reação relógio também para se mostrar a dependência da reação com a temperatura. O tempo para a mudança de cor diminui com o aumento da temperatura.
Finalmentes
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Você pode usar materiais mais simples de serem encontrados para fazer a reação relógio, como podemos ver neste artigo na revista Química Nova na Escola:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A10.pdf
Neste caso, o bissulfito é substituído por ácido ascórbico, a vitamina C.
Caso queira saber mais sobre reações relógio e mais sobre esta reação em particular, a melhor referência que eu conheço é o livro Chemical Demonstrations, de Bassam Z. Shakhashiri, volume 4, de 1992, que tem um capítulo inteiro sobre mais de 15 reações relógio diferentes.
