《生活-360》 (◕‿◕)

準備藥品：過氧化氫（雙氧水）、濃硫酸、碘酸鉀、澱粉、丙二酸、硫酸錳、溴酸鈉、溴化鈉、亞鐵靈溶液

本項科學遊戲如同變魔術，操作時可以先展示桌上擺放的三種無色的溶液，和學生說明：「這三種無色的溶液混合起來會發生什麼事呢？……其實它會變臉！如何變臉呢？請大家仔細看……」。提醒學生仔細觀察後，開始將調配好的三種溶液互相混合；混合後，一開始溶液很快從無色變成淡的黃棕色（如下圖左），但是不到三秒鐘，顏色變成為深藍色（如下圖右），奇妙的是再三秒鐘再變回黃棕色，再三秒鐘又變為深藍色….，如此反覆變化顏色可達十次以上，相當神奇。（濃度調配恰當可達三十次以上）

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上述的顏色反覆來回變化，被稱為「振盪反應（Oscillating reactions）」，是1921年W. C. Bray所發現，並稱為「B-R反應（Briggs-Rauscher reaction）」。振盪反應是一種氧化還原反應，反應機構頗為複雜，總反應可表示如下：

IO₃⁻ + 2H₂O₂ + CH₂(COOH)₂ + H⁺ → ICH(COOH)₂ + 2O₂ + 3H₂O

     (碘錳錯離子：淡黃棕色)             (藍色)

當反應進行時，錳離子作為催化劑，所形成的碘錳錯離子呈現淡的黃棕色，而雙氧水為氧化劑，可使碘離子氧化成碘分子，碘分子與澱粉作用而出現藍色。反應因為濃度的削減與增加，而呈現來回振盪的現象。

溶液配製

首先配製三種溶液：

A溶液：將40 mL 的 30% 雙氧水（H₂O₂）溶於 100 mL 水中。

B溶液：取0.5 mL 濃硫酸（H₂SO₄）加入100 mL的水混合後，再加入4.3 g 的碘酸鉀（KIO₃）混合均勻。

C溶液：取0.15 g 的澱粉（糊精）溶於 500 mL 的熱水（冷水不易溶解），再加7.8 g 的丙二酸（HOOCCH₂COOH，malonic acid）以及1.7 g 的硫酸錳(也稱硫酸亞錳)（MnSO₄，manganese sulfate）。

配製溶液注意事項：(1)雙氧水要新開瓶的，避免使用已開瓶擱置一段時間的。(2)C溶液 (內含澱粉)與A溶液容易變質，最好要用前再配製。(3)B溶液約需攪拌5-7分鐘才會完全溶解。

操作步驟

取B溶液20mL與C溶液15mL混合於燒杯。再取A溶液2～15mL，逐次倒入B與C的混合溶液中（A溶液每次倒一點即有反應發生，一次加太多會產生大量氣體），仔細觀察振盪反應的變化。

另一種振盪反應稱為B-Z反應（Belousov-Zhabotinsky reaction），一開始顏色是紅色，然後是藍色，溶液顏色就在紅與藍之間振盪。這個反應首先在1958年由前蘇聯B. P. Belousov（別洛索夫）所發現。1964年，前蘇聯的生物物理學畢業生A. M. Zhabotinsky（扎鮑廷斯基），重新研究並與發表了這個反應，並提出反應機構的解釋，其反應過程也是相當複雜。

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B-Z反應的顏色變化，主要是加入一種氧化還原指示劑：鄰二氮菲（1,10-phenanthroline，簡寫為Phen），Phen與鐵離子形成不同的錯化合物，在還原態（亞鐵靈 Fe(Phen)₃ (2+)）為紅色，氧化態（Fe(Phen)₃ (3+)）為藍色。

溶液配製

A溶液：將2mL的濃硫酸加入67mL的純水中，混合後再加入5g的溴酸鈉（NaBrO₃）。

B溶液：將1g的溴化鈉（NaBr）溶於10mL的純水中。

C溶液：取1g的丙二酸（HOOCCH₂COOH，malonic acid）溶於10mL的純水中。

操作步驟

取60mL的A溶液以及3mL的B溶液混合於燒杯中，並加熱至40℃。待溶液達到40℃後，放置於通風櫥，再加入10mL的C溶液，此時會有黃紅色氣體（Br₂，具毒性）產生。靜置等Br₂消掉後，再滴入2mL的0.025M的亞鐵靈溶液（Ferroin Solution，學名為1,10-Phenanthroline Ferrous Sulfate Solution (C₁₂H₈N₂)₃FeSO₄），可直接購買亞鐵靈0.025M的溶液），攪拌2分鐘後，靜置觀察其顏色變化。（註：結束反應後為無色）

注意事項：(1)溴氣有毒，務必避免吸入。(2)加熱到40℃的反應速度很快，約2秒振盪一次，但是如果加熱到50℃以上則無反應。(3)結束反應後為無色。

參考資料：

　1. http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/oscil.htm#équilibre

　2. http://www.engin.umich.edu/~cre/web_mod/oscil/module.htm

　3. http://en.wikipedia.org/wiki/Briggs%E2%80%93Rauscher_reaction

　4. http://www.sec.ntnu.edu.tw/cultivation/93年/期末報告/化pdf/羅喬嶽.林敬堯.pdf

　5.陳亞拿、游茜雯、翁梓樺（2007）；當我們倒在一起--BR 振盪反應的探討。中華民國第四十七屆中小學科學展覽會高中組化學科。