VIBRATSIOONIREAKTSIOONID, keerulised keemilised reaktsioonid, mida iseloomustavad mõnede vaheühendite kontsentratsioonide kõikumised (enamasti perioodilised) ja vastavalt nende ühendite muundumiskiirused. Vibratsioonireaktsioone täheldatakse gaasi- või vedelfaasis ning ka (eriti sageli) nende faaside ja tahke faasi vahelisel liidesel. Kontsentratsioonikõikumiste esinemise põhjuseks on tagasiside olemasolu keeruka reaktsiooni üksikute etappide vahel. Võnkereaktsioonid liigitatakse positiivse (reaktsiooni vahe- või lõppproduktide katalüütiline toime) või negatiivse (vahe- või lõppsaaduste inhibeeriv toime) tagasisidega protsessideks.

Esimest korda täheldas võnkereaktsiooni, mis väljendus fosfori aurude oksüdeerumisel perioodiliste valgussähvatustena, 17. sajandi lõpus R. Boyle. 1921. aastal kirjeldas Ameerika keemik W. Bray esimesena jodaatide poolt katalüüsitud vesinikperoksiidi vedelfaasilist võnkuvat lagunemisreaktsiooni. 1951. aastal täheldas vene keemik B. P. Belousov sidrunhappe ja bromaatide interaktsiooni reaktsioonis katalüsaatori - tseeriumi - oksüdeeritud ja redutseeritud vormide kontsentratsiooni kõikumisi. Kõikumisi sai visuaalselt jälgida, muutes lahuse värvi värvitust kollaseks (ülemineku tõttu Ce 3+ → Ce 4+); võnkeperiood 10-100 s. 1961. aastal täheldas vene biofüüsik A. M. Žabotinski kontsentratsiooni kõikumisi, kui Belousovi reaktsioonis kasutati redutseerijana maloon- või õunhapet. Reaktsiooni, mis kulgeb isevõnkuvas režiimis erinevate redutseerivate ainete katalüütilise oksüdeerimise režiimis bromaatidega, nimetatakse Belousovi-Žabotinski reaktsiooniks (nn katalüüsitud bromaatsillaator). On teada üsna palju muid keemilisi reaktsioone, mille käigus täheldatakse võnkuvaid muutusi reaktiivide kontsentratsioonides: katalüüsimata bromaatsillaatorid, klorit, jodaat, peroksiid ja muud ostsillaatorid. Moodne lava Võnkureaktsiooni fundamentaalsed uuringud said alguse I. R. Prigogine’i ja tema kolleegide töödest, mille käigus näidati, et avatud süsteemis statsionaarse oleku lähedal, piisavalt kaugel keemilise tasakaalu asendist, on võimalikud võnkuvad keemilised protsessid.

Võnkureaktsiooni kineetika on kiiresti arenev teadmiste haru, mis on tekkinud keemia, bioloogia, meditsiini, füüsika ja matemaatika ristumiskohas. Seda kasutatakse biokeemias, biofüüsikas, biorütmide uurimisel, populatsiooni dünaamika, organismide rände uurimisel, ökoloogias, sotsioloogias (rahvastiku muutumine, majandusareng). Iseloomulik omadus võnkereaktsioon on kõrge tundlikkus välismõjude suhtes, mis avab väljavaated põhimõtteliselt uute meetodite loomiseks erinevate ainete mikrokoguste analüüsimiseks.

Lit .: Zhabotinsky A. M. Kontsentratsiooni isevõnkumised. M., 1974; Garel D., Garel O. Vibratsioonilised keemilised reaktsioonid. M., 1986; Võnkumised ja liikuvad lained sisse keemilised süsteemid/ Toimetanud R. Field, M. Burger. M., 1988; Babloyants A. Molekulid, dünaamika ja elu. M., 1990.

VIBRATSIOONILISED REAKTSIOONID- perioodiliste redoksreaktsioonide klass. Reaktsioonimehhanism on sarnane kinnitusriivi omaga. Esimest korda avastas sellised reaktsioonid 1951. aastal Moskva keemik B. P. Belousov.

Võnkereaktsioonid kulgevad katalüsaatori osalusel (esmakordselt avastati see reaktsiooni käigus tseeriumioonide juuresolekul) ja koosnevad tavaliselt kahest etapist.

Selliste reaktsioonide esinemiseks vajalikud tingimused:

a) esimese etapi kiirus peaks oluliselt ületama teise etapi kiirust;

b) teises etapis peaks ilmuma ühend, mis pärsib esimese etapi kulgu (seda nimetatakse inhibiitoriks).

Sarnast reaktsiooni võib täheldada tseerium (III) soola (näiteks tseeriumsulfaadi), kaaliumbromaadi KBrO 3 ja bromomaloonhappe HO (O) C - CH (Br) - C (O) OH vesilahuste segamisel. Reaktsioonimass hapestatakse väävelhappega.

Esimeses etapis redutseeritakse kolmevalentset tseeriumiooni (mis tekkis tseeriumsoola dissotsiatsiooni käigus) bromaatiooniga (seda tarnib kaaliumbromaat). Sel juhul oksüdeeritakse Ce(III) ioon Ce(IV)-ks, mis on väliselt märgatav reaktsioonilahuse värvuse muutumisega – vesilahuses olevad Ce(III) ioonid on värvitud ja Ce(IV) on kollased.

10Ce3+ + 2BrO3 – + 12H+ = 10Ce4+ + Br2 + 6H2O (I)

Järgmises etapis reageerib tekkiv Ce (IV) ioon bromomaloonhappega, oksüdeerides selle:

4Ce 4+ + HO(O)C – CH(Br) – C(O)OH + 2H 2 O =

4Ce3+ + HC(O)OH + 2CO2 + 5H + + Br - (II)

Sel juhul muutub tseerium taas Ce (III) iooniks ja saab taas osaleda reaktsioonis I. Sel juhul täidab ta tüüpilise katalüsaatori rolli, osaleb reaktsioonis, kuid seda ei tarbita, sellest hoolimata reaktsioon ei toimu. jätka ilma selleta. Reaktsiooni käigus kulub kaaliumbromaati ja bromomaloonhapet, tseerium kannab ainult elektrone ühelt reagendilt teisele (lähtereagendid on märgitud mustaga ja reaktsiooniproduktid punasega):

Selle reaktsiooni eripära seisneb selles, et II etapis on broomianioon Br – . See pärsib, st pärsib I etappi, kuid ei mõjuta II etappi. Selle tulemusena kogunevad reaktsioonisüsteemi II etapi produktid, peamiselt Ce 3+ ioonid. Teatud hetkel, kui neid ioone koguneb suurtes kogustes, ei suuda broomiioonid enam I etappi pärssida ja see kulgeb suure kiirusega. Ce(IV) ioonid ilmuvad süsteemi uuesti ja osalevad seejärel aeglases II etapis. Seega mängivad broomiioonid päästiku rolli, mis takistab esimese etapi käivitamist teatud punktini. Väliselt näeb see välja selline (Ce(III) ioonid vesilahuses on värvitud ja Ce(IV) on kollased): reaktsioonimass muutub koheselt kollaseks ja muutub seejärel aeglaselt värvituks (joonis 4, keeduklaas nr 1) . Värvus muutub ligikaudu iga pooleteise minuti järel, ajavahemik jääb muutumatuks mitu tundi. Kui lisate järk-järgult tarbitavaid reaktiive, töötab selline "keemiline kell" väga pikka aega. Temperatuuri tõustes võnkereaktsiooni ajatsükkel lüheneb.

Näiteid võnkereaktsioonidest on ka teisi. Ülalkirjeldatud süsteemis saab tseeriumioone asendada raua ioonidega. Selleks kasutatakse Fe (II) sulfaadi kompleksi kolme fenantroliini molekuliga, mis on vesilahuses punaseks värvitud (seda kompleksi kasutatakse laialdaselt raua kvantitatiivseks määramiseks):

Sarnane Fe(III) kompleks, mis tekib oksüdatsiooni tulemusena, on värvitud siniseks, reaktsiooni käigus muutub sinine värvus hetkega punaseks, mis muutub järk-järgult uuesti siniseks (joon. 4, keeduklaas nr 2) .

Kui asendada bromomaloonhape sidrunhappega [HOC(O)CH 2 ] 2 C(OH)C(O)OH, siis mangaanisoolade katalüütilise koguse juuresolekul tekib süsteem, kus värvus pulseerub iga kahe minuti järel (joonis fig. 4, klaas nr 3) . Oksaaläädikhape HOC(O)CH 2 C(O)C(O)OH tseeriumsooladega loeb kuuesekundilisi intervalle (klaas nr 4). Ajavahemikud animeeritud joonisel on näidatud tinglikult, pikim värvimuutuste intervall on klaasil nr 3, väikseim on klaasil nr 4

Varsti pärast selliste reaktsioonide avastamist leiti, et sellised protsessid on üsna tavalised. Selle tulemusena töötati välja üldine võnkeprotsesside teooria, mis hõlmab mõningaid gaasifaasilisi reaktsioone (näiteks süsivesinike oksüdatsioon), süsinikmonooksiidi, vesiniku, ammoniaagi, etüleeni heterofaasilist oksüdatsiooni metallkatalüsaatoritel ja mitmeid polümerisatsioone. protsessid. Võnkereaktsioonid määravad ära mõnede olulisemate bioloogiliste protsesside kulgemise: närviimpulsside tekke ja lihaste kokkutõmbumise mehhanismi.

Mihhail Levitski

Võnkumisreaktsioonide olemus. Vibratsioonireaktsioonide mehhanism ja kineetika.

Sisu

1. SISSEJUHATUS……………………………………………………………………..…3
2. Põhimõisted………………………………………………………………4
3. Ajalugu................................................................
4. Tähtsus ja ulatus……………………………….…………8
5. Reaktsioonide mehhanismid …………………………………………………………………………………………………………………
6. Võnkumisreaktsioonide kineetika…………………………………………………………….
7. Katse järjekord…………………………………………….15
8. Katseandmed…………………………………….……….18
9. Järeldus…………………………………………………………………..23
10. Bibliograafia…………..………………………………..…………24

SISSEJUHATUS
Vibratsioonireaktsioonid on anorgaanilise keemia üks huvitavamaid ja atraktiivsemaid harusid. Pöörates suurt tähelepanu mitte ainult keemikutele, vaid ka füüsikutele, matemaatikutele, biofüüsikutele ja paljudele teistele, on need aktuaalsed teemad. kaasaegne teadus. Seetõttu soovin oma töös tutvuda võnkereaktsioonide ajalooga, nende praktilise rakendamise ja kaks kõige kuulsamat homogeenset võnkereaktsiooni, samuti mõista nende mehhanisme ja pärast katset tutvuda võnkereaktsioonidega praktikas.

Võnkumisreaktsioonide põhimõisted

• Vibratsioonilised reaktsioonid- redoksreaktsioonide klass, mida iseloomustavad vaheainete perioodilised kõikumised ja sellest tulenevalt värvi, temperatuuri, voolukiiruse jne kõikumised.

Võnkumisreaktsioone on mitut tüüpi:

1. katalüütiline
2. homogeenne
3. Ensüümide poolt katalüüsitud reaktsioonid
4. Metalliioonide poolt katalüüsitud reaktsioonid
5. Heterogeenne (reaktsioonid tahketel katalüsaatoritel)
6. Mittekatalüütilised, kuigi õigem on neid nimetada autokatalüütiliseks (aromaatsete ühendite oksüdeerimine bromaadiga)

• Induktsiooniperiood on reaktsioonikatalüsaatori esmase moodustumise ja akumuleerumise aeg.
• Võnkeperiood - väikseim ajavahemik, mille jooksul toimub üks täielik võnkumine (st süsteem naaseb suvaliselt valitud olekusse, milles ta oli alghetkel)

Lugu
Võnkereaktsioonide ajalugu algab sageli saksa keemiku ja osaliselt loodusfilosoofi Friedlieb Ferdinand Rungega. Aastatel 1850 ja 1855 avaldas ta järjestikku kaks raamatut, milles kirjeldas värvikaid perioodilisi struktuure, mis tekivad filterpaberile, kui sellele üksteise järel valatakse erinevate ainete lahuseid. Tegelikult oli üks neist - "Substance in the Quest to form" - "album kleebitud filterpaberi lehtedega, millele viidi läbi vastavad reaktsioonid". Näiteks immutati filterpaber vasksulfaadi lahusega, kuivatati ja immutati uuesti alumiiniumfosfaadi lahusega, sellele kanti keskele kaaliumi raudtsüaniidi tilgad, misjärel täheldati perioodiliste kihtide teket. Pärast Runge'i siseneb Raphael Liesegang võnkereaktsioonide ajalukku. 1896. aastal avaldas ta oma katsed rütmiliste struktuuridega (Liesegangi rõngad), mis saadi hõbebikromaadi sadestamisel želatiini. Liesegang valas klaasplaadile kuumutatud želatiinilahuse, mis sisaldas kaaliumbikromaati. Kui lahus tahkus, pani ta plaadi keskele tilga hõbenitraadi lahust. Hõbebikromaat ei sadestunud mitte tahke laiguna, vaid kontsentriliste ringidena. Liesegang, kes oli tuttav Runge raamatutega, kaldus algselt saadud perioodilise protsessi loodusfilosoofilise ja organismilise seletuse poole. Samas reageeris ta positiivselt ka oma "sõrmuste" füüsilisele selgitusele, mille andis 1898. aastal Wilhelm Ostwald ja mis põhines metastabiilse seisundi kontseptsioonil. See seletus on ajalukku läinud üleküllastumise teooriana.
Siiani ei ole me rääkinud tegelikest võnkekeemilistest reaktsioonidest, vaid pigem perioodilistest füüsikalistest ja keemilistest protsessidest, kus keemilise transformatsiooniga kaasnes faasiüleminek. Tegelikele keemilistele võnkumistele jõudis lähemale David Albertovitš Frank-Kamenetsky, kes hakkas avaldama oma katseid keemiliste võnkumiste kohta aastast 1939. Ta kirjeldas perioodilisi nähtusi süsivesinike oksüdeerumisel: kui näiteks kõrgemate süsivesinike segud lastakse läbi turbulentse reaktori. , siis täheldatakse perioodilisi sähvatusi (pulsatsioone) ) külm leek.
1949. aastal ilmus suur artikkel I.E. Salnikova, oma tööd kokku võttes, alustas ühisest uurimistööst D.A. Frank-Kamenetsky. Selles artiklis moodustati termokineetiliste võnkumiste mõiste. Nende võnkumiste käigus temperatuur muutub ja nende vajalik tingimus on tasakaal soojuse eraldumise ja selle hajumise vahel. keskkond. Ja veel, kõige kaalukam argument keemiliste vibratsioonide kasuks oli Boriss Pavlovitš Belousovi artikkel, mida ta üritas ebaõnnestunult avaldada kaks korda - 1951. ja 1955. aastal. Kuigi termokineetilised võnked esinevad homogeensetes süsteemides (erinevalt näiteks Liesegang-i või võnkuva kroomi süsteemidest), on need tagatud termokatalüüsi füüsikalise (või füüsikalis-keemilise) protsessiga. B.P. avastamine. Belousov täitis peaaegu 150 aastat kestnud võnkerežiimide otsimist keemilistes protsessides. See oli juba puhtalt keemiline võnkereaktsioon. 1950. aastatel toimus aga teisigi Belousovi reaktsiooniga seotud sündmusi. Lõppude lõpuks, kuigi artikkel B.P. Belousov lükati tagasi, teavet tema reaktsiooni kohta levitati teadusliku folkloori tasemel.
Üks selle teabe saajaid oli Simon Elevich Shnol, kes oli juba biokeemia perioodiliste protsessidega seotud. Teda huvitas keemilise perioodilisuse olemus. Saanud 1958. aastal Belousovilt oma artikli käsikirja, hakkas Shnol oma reaktsiooni katsetama. Ja 1961. aastal andis ta oma magistrandile Anatoli Markovitš Žabotinskile ülesandeks jätkata B.P. Belousov ja tema, kes tegid esmalt Shnolli juhendamisel ja seejärel temast sõltumatult uurimistööd, andsid otsustava panuse Belousovi reaktsiooni kineetika ja selle kineetika selgitamisse. matemaatiline modelleerimine. Selle tulemusena hakati seda reaktsiooni nimetama Belousovi-Žabotinski reaktsiooniks.

Reaktsioonimehhanismid
Praeguseks on uuritud mitukümmend homogeenset ja heterogeenset keemilist reaktsiooni. Selliste keerukate reaktsioonide kineetiliste mudelite uurimine võimaldas sõnastada mitmeid üldtingimusi, mis on vajalikud reaktsioonikiiruse ja vaheainete kontsentratsioonide stabiilsete võnkumiste ilmnemiseks:

1. Stabiilsed kõikumised esinevad enamikul juhtudel avatud süsteemides, kus on võimalik hoida osalevate reagentide kontsentratsioone konstantsena.
2. Võnkuv reaktsioon peaks hõlmama autokatalüütilisi ja pöörduvaid etappe, samuti etappe, mida reaktsiooniproduktid inhibeerivad.
3. Reaktsioonimehhanism peab sisaldama samme, mille järjekord on suurem kui esimene.

Need tingimused on vajalikud, kuid mitte piisavad tingimused isevõnkumiste tekkeks süsteemis. Tuleb märkida, et olulist rolli mängib ka üksikute etappide kiiruskonstantide ja reaktiivide algkontsentratsioonide väärtuste suhe.

3HOOC(OH)C(CH 2COOH) 2 + BrO 3 - Ce(3+/4+), H+→ Br - + 3CO 2 + 3H 2 O
Belousovi-Žabotinski reaktsioon on esimene avastatud ja uuritud võnkereaktsioon. Sellega seoses võib seda ehk nimetada selle rühma üheks enim uuritud reaktsiooniks. peal Sel hetkelühel või teisel viisil leidis kinnitust kaheksakümne süsteemis esineva vaheetapi (ja kõrvalreaktsiooni) olemasolu.
Üks esimesi ja lihtsad vooluringid reaktsioonid oli skeem, mis koosneb kahest etapist:

1. Kolmevalentse tseeriumi oksüdeerimine bromaadiga

Ce 3+ Br03(-), H+→ Ce 4+

1. Ja neljavalentse tseeriumi redutseerimine sidrunhappega

Ce 3+ Okei→ Ce 4+
Kuid see ei anna arusaama sellest, kuidas ja mille tulemusena tekivad süsteemis võnked, mis sunnib meid kaaluma Noyesi ja teiste poolt 1972. aastal välja pakutud reaktsioonimehhanismi:

1. BrO 3 - + Br - + 2H + ↔ HBrO 2 + HBrO
2. HBrO 2 + Br - + H + ↔ 2HBrO
3. HBrO + Br - + H + ↔ Br 2 + H 2 O
4. Br 2 + HOOC(OH)C(CH 2COOH) 2 → Br - + H + + HOOC(OH)C(CHBrCOOH)CH 2 COOH
5. BrO 3 - + HBrO 2 + H + ↔ 2BrO 2. + H2O
6. BrO2. + Ce3+ + H+ → HBrO2 + Ce4+
7. 2HBrO 2 ↔ BrO 3 - + HBrO + H +
8. HBrO + HOOC(OH)C(CH 2COOH) 2 → H 2 O + HOOC(OH)C(CHBrCOOH)CH 2 COOH
9. 18Ce 4+ + HOOC(OH)C(CH 2COOH) 2 + 5H 2 O → 18Ce 3+ + 6CO 2 + 18H +

10) 16Ce 4+ + HOOC(OH)C(CHBrCOOH)CH 2COOH → 16Ce 3+ + 6CO 2 + 18H + + Br -

Niisiis, vaatleme Ce 3+ / Ce 4+ võnkumisi selles süsteemis. Oletame, et meil on lahuses väike, järk-järgult kasvav kogus Ce 4+, mis tähendab, et ka Br - kontsentratsioon on väike ja kasvab reaktsiooni tõttu (10). Seega, niipea kui Ce 4+ teatud kriitiline kontsentratsioon on saavutatud, suureneb Br - kontsentratsioon järsult, mis viib Ce 3+ katalüütiliseks oksüdatsiooniks vajaliku HBrO 2 etapi (2) sidumiseni. (5), (6). Sellest järeldub, et Ce 4+ akumuleerumine lahuses lakkab ja selle kontsentratsioon väheneb vastavalt reaktsioonidele (9), (10). Br kõrge kontsentratsioon põhjustab nende tarbimise kiiruse suurenemist vastavalt reaktsioonidele (1) - (3). Sel juhul peatab see pärast Br kontsentratsiooni vähendamist alla teatud väärtuse praktiliselt reaktsioonid (2) ja (3), mis viib HBrO 2 akumuleerumiseni. Sellest järgneb Ce 4+ kontsentratsiooni tõus ja läbitud tsükli kordus.

Briggs-Rauscheri reaktsioon:
IO 3 - + 2H 2O 2 + H + + RH Mn(2+/3+)→ RI + 2O 2 + 3H 2 O
Kus RH on maloonhape ja RI on maloonhappe joodi derivaat.
See reaktsioon avastati 1973. aastal. Reaktsiooni olemus seisneb maloonhappe oksüdeerimises jodaatioonidega vesinikperoksiidi ja katalüsaatori (Mn 2+/3+ ioonid) juuresolekul. Tärklise lisamisel indikaatorina täheldatakse lahuse värvuse kõikumisi värvitust kollaseks ja seejärel siniseks, mis on põhjustatud joodi kontsentratsiooni kõikumisest. Briggs-Rauscheri reaktsiooni mehhanismi täielik uurimine on keeruline ja siiani lahendamata, võib-olla ennekõike kineetiline probleem. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt hõlmab selle reaktsiooni mehhanism kuni kolmkümmend etappi. Samal ajal piisab kõikumiste põhjuste mõistmiseks kaaluda lihtsustatud reaktsioonimehhanismi, mis koosneb järgmisest üheteistkümnest etapist:

1. IO 3 - + H 2 O 2 + H + → HIO 2 + O 2 + H 2 O
2. IO 3 - + HIO 2 + H + ↔ 2IO 2 . + H2O
3. HIO 2 + H 2 O 2 → HIO + O 2 + H 2 O
4. IO2. + Mn 2+ + H 2 O ↔ HIO 2 + MnOH 2+
5. 2HIO + H2O2 → 2I- + 4O2 + 4H+
6. MnOH 2+ + I - + H + ↔ I. + Mn2+ + H2O
7. HIO + I - + H + ↔ I 2 + H2O
8. 2HIO 2 → IO 3 - + HIO + H +
9. RH↔enool
10. HIO + enool → RI + H2O
11. I 2 + enool → RI + I - + H +

Mõelge selle reaktsiooni kõikumisele I 2 /I - paari näitel, kuna moodustunud sinise tärklise komplekside tõttu on lahuses kõige lihtsam fikseerida joodi olemasolu või puudumine.
Seega, kui I kontsentratsioon on madal (või need ioonid lahuses puuduvad, mis vastab esialgsele ajahetkele), siis vastavalt etapile (5) ja edasiste kõikumistega ja etapile (11) etapi (7) pöördreaktsioonina hakkavad need lahusesse kogunema, mis viib I 2 kontsentratsiooni vähenemiseni (kui see on saadaval). I 2 kontsentratsiooni langusest tuleneb I - akumuleerumiskiiruse langus. Samal ajal põhjustab ioonide I suur kontsentratsioon faasi (7) otseses reaktsioonis selle tarbimise kõrget kiirust ja I suurenenud kontsentratsioon taas väheneb, mis viib meid selle arutluskäigu alguseni ja kordab kirjeldatut. tsükkel.

Vibratsioonireaktsioonide kineetika

Kineetika uurimise probleemid on hetkel kõige keerulisemad ja seni lahendamata võnkereaktsioonide küsimused. Arvestades selles reaktsioonide klassis toimuvate vastastikku sõltuvate ja paralleelsete protsesside suurt hulka, muutub diferentsiaalvõrrandisüsteemide koostamine, mis annavad vaheetappide kiiruskonstantide vähemalt ligikaudsed väärtused, äärmiselt ebatriviaalseks ülesandeks. Ja kuigi nüüd on olemas mitmeid lihtsustatud mudeleid, mis võimaldavad kaaluda võnkereaktsioonide keeruka käitumise põhijooni, tundub see teema olevat üsna vähe uuritud ja seetõttu järgnevate põlvkondade teadlaste jaoks äärmiselt huvitav. Samas, vaatamata sellele, ei saa käesolevas töös see võnkereaktsioonide uurimise osa edasiarendust selle uurimiseks vajaliku aja ja rahapuuduse tõttu.

Eksperimendi järjekord
Belousov-Zhabotinsky reaktsioon.

Reaktiivid: sidrunhape, kaaliumbromaat, tseerium(III)sulfaat, väävelhape.
Nõud: Mõõtesilinder 50 ml, kuumakindlad klaasid 300 ml ja 100 ml, klaaspulk, spaatel.
Varustus: Analüütilised kaalud, plaadid.
Belousov-Zhabotinsky reaktsiooni läbiviimiseks on vaja valmistada järgmised lahused ja proovid:

1. Valmistage sidrunhappe lahus ja soojendage see temperatuurini 50 o C.
2. Lisage kaalutud portsjonid kaaliumbromaati ja tseerium(III)sulfaati, segage klaaspulgaga.
3. Eemaldage mört plaatidelt.
4. Lisa väävelhape.

Briggs-Rauscheri reaktsioon.
Vajalikud reaktiivid, riistad ja seadmed:
Reaktiivid: kaaliumjodaat, väävelhape, maloonhape, mangaan(II)sulfaat, tärklis, vesinikperoksiid.
Nõud: mõõtesilinder 50 ml, 2 tassi 500 ml, 3 tassi 100 ml, klaaspulk, spaatel.
Varustus: Analüütilised kaalud, magnetsegaja, magnet.
Briggs-Rauscheri reaktsiooni läbiviimiseks on vaja valmistada järgmised lahused:
Lahendus nr 1:

Lahendus nr 2:

Lahendus nr 3

Katse järjekord:

1. Valmistage ette kõik vajalikud lahendused.
2. Valage 50 ml lahust nr 1 magnetiga 500 ml keeduklaasi ja asetage see magnetsegurile. Lülita sisse.
3. Mõõtke kahte teise klaasi eraldi 25 ml lahust nr 2 ja 40 ml lahust nr 3.
4. Lisage lahusele nr 1 samaaegselt lahused nr 2 ja nr 3.
5. Registreerige induktsiooniperiood ja võnkeperioodid.

Katse
Belousov-Zhabotinsky reaktsioon:
Reaktsiooni läbiviimiseks valmistati sidrunhappe lahus (20 g 80 ml vee kohta). Sidrunhappe täielikuks lahustumiseks tuli lahust kuumutada elektripliidil. Järgmisena valmistati kaalutud portsjonid kaaliumbromaati (8 g) ja tseeriumsulfaati III (1,5 g) ja valati järjestikku sidrunhappe lahusesse. Pärast klaaspulgaga segamist lisati segamist jätkates ettevaatlikult väävelhapet, misjärel registreeriti valge-kollase värvuse kõikumised.

№	Periood, s	Värv	№	Periood, s	Värv
1	23	valge	12	12	kollane
2	11	kollane	13	66	valge
3	41	valge	14	8	kollane
4	12	kollane	15	43	valge
5	71	valge	16	6	kollane
6	11	kollane	17	56	valge
7	43	valge	18	5	kollane
8	13	kollane	19	43	valge
9	19	valge	20	5	kollane
10	10	kollane	21	56	valge
11	40	valge	22	4	kollane

Tähelepanu väärib ka lahuse tumenemisel eralduva gaasi koguse suurenemine.
Järeldus: Salvestatud andmete põhjal võib hinnata neljavalentse tseeriumi lahuses viibimise aja stabiilset vähenemist (mis viitab kaudselt söötme pH langusele, kuna mida happelisem on keskkond, seda tugevam on oksüdeerija. tseerium ja seda vähem stabiilne see on).
Samuti leiti hämmastav seaduspärasus, kuna reaktsiooni käigus ei kõigu mitte ainult vaheainete kontsentratsioonid, vaid ka võnkeperioodide aeg (summutatud harmooniline võnkumine):

Briggs-Rauscheri reaktsioon:
Reaktsiooni jaoks valmistati kolm lahust: kaaliumjodaadi sulfaadi lahus (c (KIO 3) \u003d 0,067 mol / l; c (H 2 SO 4) \u003d 0,053 mol / l) - 50 ml, maloonhappe tärkliselahus. mangaansulfaadi kahe katalüütilise koguse lisamine (c (MnSO 4) \u003d 0,0067 mol / l; c (CH 2 (COOH) 2) \u003d 0,05 mol / l; tärklis 0,1%) - 25 ml ja seitsmemooline vesinikperoksiidi lahus - 40 ml. Lahus nr 1 valati keeduklaasi, milles paiknes magnet, 250 ml. Keeduklaas asetati magnetsegistile, mis seejärel lülitati sisse, ja intensiivne segamine, nii et värvimuutus toimus järsult. Seejärel lisati segamist katkestamata samaaegselt ja kiiresti keeduklaaside sisu lahustega nr 2 ja nr 3. Stopper mõõtis esimese kollase värvi ilmumist – induktsiooniperioodi ja siniste plekkide ilmumise algust – võnkeperioodi.

Sisseelamisperiood on 2 sekundit.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Periood, s	13	12	14	12	13	14	13	14	14	15	15	16
№	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
Periood, s	16	16	17	17	17	18	17	18	17	18	18	17

Järeldus: reaktsiooni edenedes täheldatakse võnkeperioodi järkjärgulist pikenemist, mis on graafikul eriti selgelt nähtav:

Järeldus
Selles artiklis käsitleti võnkereaktsioone ja nende omadusi, eelkõige:

1. On uuritud võnkereaktsioonide rakendusvaldkonda tänapäeva maailmas
2. Uuritud on võnkereaktsioonide ajalugu
3. Analüüsitakse kahe võnkereaktsiooni mehhanisme: Briggs-Rauscher

ja Belousov-Žabotinski

1. Belousovi-Žabotinski reaktsioonimehhanismi kohandati

arvestades sidrunhapet redutseerijana

1. Võnkereaktsioonidega visuaalseks tutvumiseks viidi läbi kontrollsüntees.

Kasutatud kirjanduse loetelu

1. D. Garel, O. Garel "Vibratsioonilised keemilised reaktsioonid" inglise keelest tõlkinud L.P. Tihhonova. Kirjastus "Mir" 1986. Lehekülg 13-25, 92-112.
2. OLEN. Žabotinski "Kontsentratsiooni isevõnkumised". Kirjastus "Nauka" 1974. a. Lehekülg 87-89
3. OKEI. Pervukhin, Vibratsioonireaktsioonid. Tööriistakomplekt". Peterburi Riikliku Ülikooli kirjastus 1999. a. Lehekülg 3-11.
4. S. P. MUShTAKOVA “Vibratsioonireaktsioonid keemias” Saratovi Riiklik Ülikool, mis sai nime V.I. N.G. Tšernõševski
5. "Fenüülatsetüleeni oksüdatiivse karbonüülimise protsessis võnkerežiimi esinemise tingimuste uurimine". Lehekülg 2-4.
6. I.D. Ikramov, S.A. Mustafin. "ALGORITM VIBRATSIOONI REAKTSIOONI KIIRUSE KONSTANTIDE OTSIMISEKS BELousOV-ŽABOTSKKI REAKTSIOONI NÄITEGA". Baškiiri keemiaajakiri 2015
7. Petšenkin A.A. "Võnkuvate keemiliste reaktsioonide ideoloogiline tähtsus"
8. Field R. J., Koros E., Noyes R. M., Oscillations in Chemical Systems II. Temperaalsete võnkumiste põhjalik analüüs bromat-tseerium-maloonhappe süsteemis., J. Amer. Chem. Soc., 94, 8649-8664 (1972).
9. Noyes R. M., Field R. J., Koros E., J. Amer. Chem. Soc., 94, 1394-1395 (1972).

	To töö alla laadida meie grupiga liitumine on tasuta Kokkupuutel. Klõpsake lihtsalt alloleval nupul. Muide, meie rühmas aitame tasuta akadeemiliste tööde kirjutamisel. Mõni sekund pärast tellimuse kinnitamist kuvatakse link teose allalaadimise jätkamiseks.

Vibratsiooni avastamine
keemilised reaktsioonid

2001. aastal möödus 50 aastat B. P. Belousovi poolt isevõnkuva keemilise reaktsiooni avastamisest, mis võimaldas jälgida perioodilisi muutusi reaktiivide kontsentratsioonis ja autolainete levikut homogeenses keemilises süsteemis.

"Vaatate punakaslilla vedeliku klaasi ja see muutub äkki helesiniseks. Ja siis jälle punane-lilla. Ja jälle sinine. Ja sa hakkad tahes-tahtmata koos vibratsioonidega ajas hingama. Ja kui vedelik valatakse õhukese kihina, levivad selles värvimuutuse lained. Moodustuvad keerulised mustrid, ringid, spiraalid, pöörised või kõik omandab täiesti kaootilise ilme” – nii räägib professor S.E.
1958. aastal toimus NSVL Teaduste Akadeemia Keemilise Füüsika Instituudis seminar. Kõneleja, noor biofüüsik Shnoll, rääkides biorütmidest, töötas välja oma hüpoteesi, et keemilised reaktsioonid juhivad bioloogilisi kellasid. Selle kinnituseks oli vaja reaalseid näiteid keemiliste vibratsioonide kohta ja esineja küsis kuulajatelt, kas keegi oskab neile viidata. Keegi selliseid näiteid ei toonud, pealegi väljendati mõningaid kaalutlusi keemiliste reaktsioonide kontsentratsiooni kõikumise põhimõttelise võimatuse kohta. Probleem lahenes ootamatul viisil. Pärast seminari lõppu, kui peaaegu kõik osalejad olid lahkunud, astus esineja juurde noor magistrant ja ütles, et tema onu oli viis-kuus aastat tagasi keemilisi vibratsioone uurinud.

Sellised raske lugu

Selgus, et Shnol oli seda meest pikka aega otsinud. Juba 1951. aastal avastas Boriss Pavlovitš Belousov, kes on magistrandi Boriss Smirnovi onu või õigemini vanaonu, tseeriumioonide poolt katalüüsitud sidrunhappe ja kaaliumbromaadi reaktsioonis tseeriumi oksüdeeritud ja redutseeritud vormide kontsentratsioonide kõikumised. Lahuse värvus muutus regulaarselt värvitust kollaseks tseerium(IV) tõttu, seejärel jälle värvituks tseerium(III) jne tõttu. Belousov uuris seda reaktsiooni üsna üksikasjalikult ja leidis eelkõige, et võnkeperiood väheneb oluliselt keskkonna happesuse ja temperatuuri tõusuga.
Reaktsioon osutus mugavaks ka laboriuuringute jaoks. Võnkumisi oli visuaalselt lihtne jälgida ja nende periood jäi vahemikku 10–100 s.
Tõesti, kaasaegne ajalugu võnkuvate keemiliste reaktsioonide uurimine vedelas faasis algas 1951. aastal Belousovi avastamisega, kuigi autori enda jaoks ei läinud kõik nii libedalt. Akadeemiliste keemiaajakirjade toimetajad lükkasid tema võnkereaktsiooni kirjeldava artikli kaks korda tagasi. Alles 1958. aastal avaldati selle lühendatud versioon vähetuntud kiirgusmeditsiini kokkuvõtete kogumikus.
Praegu tundub, et keemikute poolt selle nähtuse tagasilükkamise peamiseks põhjuseks oli levinud arvamus, et tasakaaluasendist kaugel on kontsentratsiooni kõikumine termodünaamika teise seadusega keelatud.
Kui keemikud, millele lisandusid biokeemikud, lükkasid keemilised vibratsioonid üksmeelselt tagasi, tõmbasid viimased jätkuvalt bioloogiahuviliste matemaatikute ja füüsikute tähelepanu. 1952. aastal avaldas inglise teadlane A.M. Turing artikli "Morphogeneesi keemilised alused", milles ta teatas, et keemiliste vibratsioonide kombinatsioon molekulide difusiooniga võib viia stabiilsete ruumiliste struktuuride, kõrge ja madala kontsentratsiooniga piirkondade ilmnemiseni. millest vahelduvad. Turing seadis endale puhtalt teoreetilise probleemi: kas keemilise reaktsiooni tingimustes võib reaktoris tekkida stabiilseid vaheproduktide konfiguratsioone? Ja ta andis positiivse vastuse, luues protsessi teatud matemaatilise mudeli. Tol ajal ei omistatud sellele teosele nõuetekohast tähtsust, seda enam, et ei Turing ise ega tema kolleegid ei saanud teada Belousovi loomingust ja tema asjatutest katsetest seda avaldada.
1955. aastal näitas Belgia füüsik ja füüsikakeemik, pöördumatute protsesside termodünaamika teooria autor I. R. Prigogine, et avatud süsteemis, statsionaarse oleku lähedal, keemilisest tasakaalust piisavalt kaugel, on keemilised võnked võimalikud. Just tema juhtis lääne teadusringkondade tähelepanu nõukogude teadlaste tööle. Selle tulemusena avastati mõned võnkuvad heterogeensed keemilised reaktsioonid XIX lõpus c) on laialdaselt tunnustatud. Just neid hakati pidama mitmete perioodiliste protsesside, näiteks "bioloogiliste kellade" analoogideks.
Teadlastele sai selgeks, et termodünaamika teist seadust elussüsteemides ei rikuta ning see ei sega nende keerulist käitumist ja evolutsiooni. Kuid elu või selle füüsikaliste või keemiliste mudelite eksisteerimiseks on vajalik, et süsteem oleks piisavalt kaua termodünaamilisest tasakaalust eemal. Ja homogeensed keemilised süsteemid võiksid saada selliste protsesside uurimiseks mugavaks mudeliks.
Just sel ajal sai professor Shnoll Belousovilt võnkereaktsiooni "retsepti" ja pakkus talle koostööd, millest ta kategooriliselt keeldus, kuigi ta ei olnud nende tööde jätkamise vastu.
1961. aastal otsustas akadeemik I. E. Tamm, silmapaistev teoreetiline füüsik, Moskva Riikliku Ülikooli füüsikateaduskonna vastloodud biofüüsika osakonnas asjade seisu "kontrollida". Šnol näitas talle Belousovi reaktsiooni. Shnol ise räägib sellest järgmiselt: "Igor Jevgenievitš nägi ja peatus pikka aega, nautis. Siis ütles ta: "Noh, teate mis, vennad, sellise reaktsiooni korral ei pea te muretsema: mõistatusi ja tööd jätkub paljudeks aastateks." Igor Jevgenievitši sõnad mõjutasid paljusid. Tolya Zhabotinsky meie esimesest numbrist, pärilik, nagu ta ise ütles, füüsik, otsustas reageerida.
Shnol toetas noort teadlast ja soovitas magistrandil A. M. Zhabotinskyl alustada Belousovi reaktsiooni mehhanismi uurimist, millega ta entusiastlikult tegeles. "Žabotinski ja tema ümber moodustatud kaastöötajate rühma töö tähelepanuväärne tunnusjoon," meenutab Shnol, "oli keemilise katse, füüsikaliste salvestusmeetodite ja matemaatiliste mudelite konstrueerimise kombinatsioon. Nendes mudelites – diferentsiaalvõrrandisüsteemides – asendati kineetilised konstandid eksperimentaalsete andmetega. Pärast seda oli võimalik võrrelda vibratsiooni eksperimentaalseid salvestusi arvutisimulatsiooniga saadud kõveratega.
Hiljem jätkati neid töid NSV Liidu Teaduste Akadeemia Bioloogilise Füüsika Instituudi füüsikalise biokeemia laboris. Füüsikaliste ja matemaatikateaduste doktor V.A. Vavilin meenutab: „Minu ja Žabotinski, Moskva Riikliku Ülikooli füüsikateaduskonna biofüüsika osakonna magistrandi ülesandeks oli joodi kontsentratsiooni pideva spektrofotomeetrilise registreerimise abil tuvastada Bray süsteemis võnkumisi. . Huvi pakkus ka Belousovi ja Bray reaktsioonide mehhanismide võrdlus. Fakt on see, et võnkumised vedelfaasilises keemilises süsteemis avastas 1921. aastal W. Bray. Vesinikperoksiidi lagundamisel kaaliumjodaadiga avastas ta süsteemist perioodilise hapniku eraldumise, fikseerides mitu tugevalt summutatud võnkeperioodi. Mõned teadlased, viidates gaasi intensiivsele eraldumisele, väljendasid kahtlust selle reaktsiooni homogeensuse suhtes, mistõttu võnkereaktsiooni olemasolu homogeenses keskkonnas Bray katsetega ei tõestatud.
Bray ja Belousovi kahe perioodilise reaktsiooni vahel tekkis kohe omamoodi "konkurents". Sellegipoolest aitasid Belousovi reaktsioonis täheldatud tulemuste lihtne reprodutseerimine ja kaunid visuaalsed efektid kaasa suure hulga selle järgijate tekkele ning see sai laialt tuntuks (hiljem nimetati seda Belousovi-Žabotinski reaktsiooniks või BZ reaktsiooniks, ja perioodiline Bray reaktsioon, Bray-Libavsky). Vavilini järgi sisevõnkumiste ja autolainete avastamine ja uurimine Belousovi reaktsiooni käigus S. E. Shnolli, A. M. Zhabotinsky, V. I. Krinsky, A. N. Zaikini, G. R. fundamentaalse koduteaduse sõjajärgsel perioodil. Muide, Zhabotinskyle kuulub üks esimesi raamatuid selles valdkonnas.
Belousovi-Žabotinski reaktsiooni kiire ja edukas uurimine toimis teaduses vallandajana: kohe meenus, et sedalaadi protsessid olid varemgi teada. Kuid Belousovi reaktsiooni väärtus on professor B. V. sõnul selle huvitava A. M. Zhabotinsky, A. N. Zaikini, E. E. Selkovi ja teiste teisenduse abil. Kui pöörduda minevikku, siis esimesed kirjeldused kontsentratsioonisüsteemide kõikumisest pärinevad 19. sajandist.

Kontsentratsiooniuuringud
kõhklus enne avamist
reageerib Belousov

Selgus, et üks esimesi keemilisi vibratsioone käsitlevaid publikatsioone pärineb aastast 1828. Selles tõi T. Fechner välja elektrokeemilise reaktsiooni võnkumiste uuringu tulemused. 1833. aastal avaldas W. Herschel sarnase uurimuse katalüütilise heterogeense reaktsiooni kõikumiste kohta. Huvitavaim on M. Rosenskiöldi töö, mis pärineb aastast 1834. Selle autor märkas kogemata, et väikesest fosforit sisaldavast kolbist kiirgab pimedas üsna intensiivset valgust. Fosfori hõõgumise faktis polnud midagi üllatavat, kuid huvitav oli asjaolu, et see sära kordus regulaarselt iga seitsmenda sekundi tagant. Rosenskiöldi väljaanne annab üksikasjaliku ülevaate pirnide virvendamisest. Nelikümmend aastat hiljem jätkas neid katseid "väreleva kolviga" prantslane M. Joubert (1874). Tal õnnestus katseklaasis jälgida perioodilist "helendavate pilvede" tekkimist. Kakskümmend aastat hiljem uuris ka saksa teadlane A. Zentnershwer õhurõhu mõju perioodilistele fosforisähvatustele. Tema katsetes algas välguperiood 20 sekundiga ja vähenes rõhu langusega. Samal ajal jälgisid keemikud T. Thorpe ja A. Tatton Inglismaal suletud klaasnõus fosfortrioksiidi oksüdatsioonireaktsiooni perioodilisi sähvatusi.
Eriti helge lehekülg keemiliste vibratsioonide ajaloos on seotud nn Liesegang rõngastega. 1896. aastal avastas saksa keemik R. Liesegang fotokemikaalidega katsetades, et kui tilgutada lapis kroomipiigi sisaldavale želatiiniga kaetud klaasplaadile, siis sadestuv reaktsiooniprodukt paikneb plaadil kontsentriliste ringidena. Liesegang vaimustus sellest nähtusest ja uuris seda peaaegu pool sajandit. See leidis ka praktilisi rakendusi. Tarbekunstis kasutati Liesegangi sõrmuseid erinevate toodete kaunistamiseks jaspise, malahhiidi, ahhaadi jms imitatsiooniga. Liesegang ise pakkus välja tehispärlite valmistamise tehnoloogia. Sellegipoolest ei olnud teaduslikes keemiaringkondades suurt vastukaja leidnud Liesegangi avastus esimene. Ja enne teda uuriti keemilisi laineid ja 1855. aastal ilmus F. Runge raamat, kuhu koguti arvukalt näiteid sellistest katsetest.
Selliste näidete loetelu võiks jätkata. Pärast neid avastati kahe faasi vahelisel liidesel võnkereaktsioonid. Neist tuntuimad on metalli-lahuse liidese reaktsioonid, mis said konkreetsed nimed – "raudnärv" ja "elavhõbeda süda". Esimene neist - raua (traadi) lahustumise reaktsioon lämmastikhappes - sai oma nime välise sarnasuse tõttu erutatud närvi dünaamikaga, mida märkas VF Ostwald. Teine, õigemini üks selle variantidest, on H 2 O 2 lagunemisreaktsioon metallilise elavhõbeda pinnal. Reaktsiooni käigus tekib elavhõbeda pinnal perioodiliselt oksiidkile ja see lahustub. Elavhõbeda pindpinevuse kõikumised põhjustavad tilga rütmilisi pulsatsioone, mis meenutavad südamelööke. Kuid kõik need reaktsioonid ei äratanud keemikute erilist tähelepanu, kuna ideed keemilise reaktsiooni kulgemise kohta olid endiselt üsna ebamäärased.
Alles XIX sajandi teisel poolel. tekkis termodünaamika ja keemiline kineetika, mis pani aluse konkreetsele huvile võnkereaktsioonide ja nende analüüsimeetodite vastu. Ja samal ajal oli just tasakaalutermodünaamika arendamine see, mis alguses pidurdas selliste protsesside uurimist. Asi oli ilmselt "varasemate teadmiste inertsuses". Professor Shnoli sõnul ei kujutanud haritud inimene ette makroskoopilist järjestust tohutu hulga molekulide juhuslikus soojusliikumises: kõik molekulid on ühes olekus, siis teises olekus! Justkui tunneks ära igiliikuri olemasolu. See ei saa olla. Ja tõepoolest, see ei saa olla. See ei saa olla tasakaaluseisundi lähedal, kuid nende aastate termodünaamika võttis arvesse ainult seda. Siiski ei ole mittetasakaaluliste keemiliste süsteemide keerulistele, sealhulgas võnkuvatele režiimidele piiranguid, kui reaktsioonid pole veel lõppenud ja reaktiivide kontsentratsioonid ei ole saavutanud tasakaalutaset. Kuid see asjaolu jäi keemikute tähelepanuta ... "Täielike teadmiste raudsetest köidikutest" välja murdmiseks ja tasakaalust kaugel olevate süsteemide käitumise uurimiseks kulus erakordne intellektuaalne pingutus.
Sellegipoolest ennustas itaallane A. Lotka juba 1910. aastal diferentsiaalvõrrandisüsteemi analüüsile tuginedes võnkumiste võimalust keemilistes süsteemides. Esimesed matemaatilised mudelid vastasid aga ainult summutatud võnkumistele. Alles 10 aastat hiljem pakkus Lotka välja kahe järgneva autokatalüütilise reaktsiooniga süsteemi ja selles mudelis võisid võnkumised olla juba summutamata.
Füüsikute ja keemikute seisukohad läksid siin aga lahku. Üks XX sajandi silmapaistvamaid füüsika ja matemaatika saavutusi. – võnketeooria loomine. Suured, üldtunnustatud teened kuuluvad siin nõukogude füüsikutele. 1928. aastal esines aspirant A. A. Andronov, tulevane akadeemik, füüsikute kongressil ettekandega "Poincaré piirtsüklid ja isevõnkumiste teooria".
1930. aastate alguses NSVL Teaduste Akadeemia Keemilise Füüsika Instituudis avastati luminestsentsi kõikumised "külmades leekides", mis on sarnased fosfori aurude vibratsioonilise luminestsentsiga, mis pakkus huvi kuulsale füüsikule D.A. Frank-Kamenetskyle, kes selgitas neid kõikumisi 2010. aasta 2010. aasta 2010. aasta 2010. aasta alguses. Lotka kineetiline mudel. Ja 1947. aastal esitati samas instituudis kaitsmiseks doktoritöö teemal “Homogeensete keemiliste reaktsioonide perioodilise esinemise teooria”, mille kirjutas I. E. Salnikov Frank-Kamenetsky teaduslikul juhendamisel. See doktoritöö sisaldas ulatuslikku teavet enam kui sajandi pikkuse keemiliste vibratsioonide uurimise ajaloo kohta ja nende teoreetilise uurimise esimeste tulemuste kohta, kasutades akadeemik Andronovi koolkonna poolt välja töötatud mittelineaarsete vibratsioonide teooria meetodeid. Siis aga tema kaitsmist ei toimunud. Voltaire’i sõnul olid „tolleaegse keemiateaduse jaoks kindlasti uuenduslikud Frank-Kamenetski ja Salnikovi tööd keemiliste isevõnkumiste kohta, mis on esitatud väitekirjas, raamatus ja mitmetes artiklites. Kuid vähesed inimesed said sellest uuendusest aru. "Vibratsiooniline ideoloogia" (Andronovi termin) oli keemiateaduse ja -praktika võnkumatule rutiinile võõras ja see võib seletada tõsiasja, et Frank-Kamenetsky ja Salnikovi töö 1940. aastatel. võeti vastu vaenulikult ja kui toimus teine ​​keemiliste vibratsioonide avastamine, ei mäletanud neid keegi. Jääb saladuseks, kas Belousovil oli nendest teostest aimu. Igatahes tema kaks paberit ei tsiteeri eelkäijate töid.

Belousovi reaktsioon
ja selle mehhanismi selgitamine

Tuleme tagasi homogeense võnkereaktsiooni olemuse käsitlemise juurde. Belousov kasutas sidrunhapet ja tseeriumi derivaate oksüdeerija-redutseerija paarina. Belousovi üliõpilane ja kaastööline A. P. Safronov soovitas lahusele lisada fenantronüüliga rauakompleksi. Selles olukorras muutus värv suurejooneliselt: lillakaspunasest helesiniseks. Zhabotinsky, kes viis läbi reaktsioonimehhanismi üksikasjaliku uurimise, näitas lõpuks, et isevõnkuv reaktsioon võib toimuda ka siis, kui sidrunhape asendatakse mis tahes muu aktiivse metüleenrühmaga dikarboksüülhappega ja katalüütilise redokspaariga Ce(IV)/Ce. (III) asendatakse paariga Mn(III)/Mn(II) või, nagu Belousov juba kasutas, ferroiin/ferriini paariga. Kolb nägi välja kõige elegantsem, esteetiliselt suurejoonelisem, kui kasutati maloonhapet ja tseeriumioonide asemel rauaioone Fe2+. Seejärel võib kolvis olev lahus värvi muuta tundide jooksul range perioodilisusega kogu nähtavas vahemikus rubiinpunasest taevasiniseni. Reaktsiooni üldvalem tundub üsna lihtne, kuid reaktsioon kulgeb enam kui 20 etapis ja vastavalt sama koguse vaheproduktide moodustumisega. Vaatleme seda reaktsiooni üksikasjalikumalt.
Selle elluviimiseks koostatakse kaks lahendust - A ja B.
A – ferroiini lahus, raud(II) kompleks umbes-fenantroliin (fen) - 2+:

Fe2++ 3fen = 2+.

Lahuse saab ette valmistada.
B - bromomaloonhappe lahus (valmistatud vahetult enne demonstratsiooni):

Saadud bromomaloonhape on ebastabiilne, kuid seda saab mõnda aega säilitada madalal temperatuuril.
Katse otseseks demonstreerimiseks asetatakse valgusakent katvale klaasplaadile Petri tass, kuhu lisatakse pipettide abil järjestikku kaaliumbromaadi küllastunud lahus, bromomaloonhappe lahus ja ferroiini lahus. Mõne minuti jooksul ilmuvad tassi punasele taustale sinised alad. Selle põhjuseks on teise ferriin 3+ kompleksi moodustumine ferroiin 2+ kompleksi redoksreaktsiooni käigus bromaadiioonidega:

See protsess jätkub automaatse kiirendusega. Seejärel oksüdeerib saadud kompleks 3+ bromomaloonhapet, moodustades bromiidioonid:

4 3+ + BrCH(COOH)2 + 7H2O =
4 2+ + 2CO 2 + 5H 3 O+ + Br – + HCOOH.

Vabanenud bromiidiioonid inhibeerivad raud(II) kompleksi oksüdatsiooni bromaadiioonide poolt. Alles siis, kui 2+ kontsentratsioon muutub piisavalt kõrgeks, saab bromiidioonide pärssiv toime üle ning bromomaloonhappe saamise reaktsioonid ja kompleksi oksüdatsioon hakkavad uuesti kulgema. Protsessi korratakse uuesti ja see kajastub lahuse värvis. Kontsentrilised ümmargused punase-sinised värvi "lained" lahknevad tassi sinistest aladest igas suunas.
Kui tassi sisu segada klaaspulgaga, muutub lahus lühikeseks ajaks ühevärviliseks ja seejärel korratakse perioodilist protsessi. Lõpuks reaktsioon peatub süsinikdioksiidi eraldumise tõttu.
Lisaks kõikidele loetletud reagentidele võib Petri tassile lisada mitmeid tseerium(III)nitraatheksahüdraadi kristalle, siis värvivalik laieneb: kollane värvus tekib tänu tseerium(IV) derivaatidele ja roheline superpositsiooni tõttu. sinist ja kollast värvi.
Nende protsesside matemaatiline kirjeldamine osutus üsna keeruliseks. See viis ootamatute tulemusteni. Selgus, et üks lihtsamaid keemilisi skeeme, mis kirjeldab võnkumisi kahe järjestikuse autokatalüütilise reaktsiooni süsteemis, on matemaatiliselt identne võrranditega, mille Itaalia teadlane V. Volterra 1930. aastate alguses koostas. kasutatakse ökoloogiliste protsesside kirjeldamiseks. See on praegu kuulus modell Lotka-Volterra, mis kirjeldab perioodilisi muutusi "saakloomade" ja "kiskjate" arvukuses ökoloogilistes süsteemides. S.P. Mushtakova, Saratovi professor riigiülikool neid. N.G. Tšernõševski peab võnkereaktsiooniks kahe süsteemi vastastikmõju, millest üks ammutab teisest arenguks vajalikku energiat, ainet või muid komponente. Seda probleemi nimetatakse kiskja-saagi probleemiks.
Selguse huvides kujutame ette, et hundid ja jänesed elavad mingis piiratud keskkonnas. Selles ökoloogilises süsteemis kasvab rohi, mis toitub jänestest, kes on omakorda toiduks huntidele. Nagu teate, kui teil on elusolendite kogum, siis soodsatel tingimustel suureneb nende populatsioon lõputult. Tegelikult piiravad seda kasvuprotsessi välised tegurid, nagu energia- või toidupuudus. Kujutagem ette, et kuni teatud hetkeni oli kahe alamsüsteemi ehk hundi- ja jänespopulatsioonide koostoime tasakaalus: jänestest (arvestades nende loomulikku täienemist) piisas täpselt teatud arvu huntide toitmiseks. Siis hetkel nulliks võetuna ajaarvestuses mõningase kõikumise tõttu jäneste arv tõusis. See suurendas huntide toidukogust ja seega ka nende arvukust. Huntide arvukuses oli kõikumine. Lisaks muutub huntide ja jäneste arv aja jooksul perioodiliselt teatud keskmise (tasakaalu) väärtuse ümber. Hästi toidetud hundid hakkavad intensiivselt paljunema, andes uusi järglasi, kes rikkalikul toidul kiiresti küpsevad ja annavad uusi järglasi. Tekib olukord, kus "jänes" ei suuda enam kõiki hunte ära toita - jäneste arv hakkab langema ja hundid (esialgu) jätkavad kasvamist. Lõpuks on ökosüsteem huntidega ülerahvastatud ja jänestel on koht peaaegu punases raamatus. Kuid ökoloogiliseks harulduseks saades muutuvad jänesed huntidele raskeks saagiks. Ökosüsteem on jõudmas järgmisse faasi: jäneste arv on juba langenud miinimumtasemele, mille juures nad on huntidele peaaegu tabamatud. Viimaste kariloomade arv, olles läbinud maksimumi, hakkab kahanema ja see vähenemine jätkub seni, kuni jõutakse sellisele tasemele, et jänesed suudavad toituda minimaalsel arvul. Nüüd, kus huntide arv on jõudnud miinimumini, pole enam kedagi, kes jäneseid küttiks. Jänesed hakkavad sigima ja kasinad huntide kariloomad ei suuda neid enam jälgida. Jäneste arv saavutab lühikese aja jooksul taseme, mille juures nad saavad rohust toituda. Taas on jäneste rohkus.
Milliseid järeldusi saab teha selle näite ja võnkereaktsiooni võrdlusest?
Märgime põhipunktid, ilma milleta oleks kirjeldatud võnkeprotsess võimatu.
Esiteks , on molekulide koostöökäitumine lahuses võimatu ilma tagasisideta. Viimase tähendust saab mõista jäneste ja hundi vastasmõju näitel: kiskja isendite arvukuse suurenemine toob kaasa saaklooma populatsiooni vähenemise ja vastupidi. Sellise tagasiside olemasolu tagab ökosüsteemi jätkusuutliku eksisteerimise. Kui kirjeldada võnkuvaid keemilisi reaktsioone terminiga "kiskja-saakloom", siis "kiskjate" rolli mängivad vaheproduktid, mis aeglustavad või blokeerivad täielikult protsessi üksikuid etappe – inhibiitorid. "Ohvrite" rolli täidavad katalüsaatorid, mis kiirendavad reaktsiooni kulgu. Kuigi, nagu on teada, katalüsaatormolekule endid (Fe) reaktsioonis ei kulutata, toimub ioonide kontsentratsioonide suhe /, nagu uuringud on näidanud, keerulise arengu. See lihtsustatud skeem annab üldise ettekujutuse lahuses oleva molekulaarse tagasiside mehhanismist.
Teiseks , võnkeprotsess on võimatu ilma energiaallikata, mille rolli Lotka–Volterra mudelis täitis jäneste söödud rohi. On ilmselge, et kui kogu territoorium on kaitsealal betoneeritud, ei saa juttugi olla mingist kõikumisest, rääkimata kiskja-saagi tsükli stabiilsusest - hundid söövad jänesed ära ja surevad siis ise välja. Belousovi-Žabotinski reaktsioonis toimib orgaaniline maloonhape energiaallikana. Tõepoolest, kui see on täielikult oksüdeerunud, kustuvad võnked reaktsioonis ja siis reaktsioon ise peatub.
1963. aastaks oli Belousovi reaktsiooni uurimise peamine kvalitatiivne etapp lõppenud. Teadlane teadis sellest, kuid ei tahtnud töösse sekkuda. 1966. aasta märtsis kutsuti kokku I üleliiduline keemia ja biokeemia võnkeprotsesside sümpoosion. Kesksel kohal olid Zhabotinsky ja tema kaasautorite M. D. Korzukhini, V. A. Vavilini aruanded. Belousov keeldus sümpoosionil osalemast.
Palju hiljem, 1974. aastal, Arizona ülikooli (USA) keemia- ja bioloogiaprofessor A.T. rõngad, spiraalid, lainefrondid jne). Sellest ajast alates on huvi selliste süsteemide vastu pidevalt kasvanud, mis näitab sellesuunaliste uuringute lubadust.
Seega omandab rakendusuuringud üha suuremat kaalu näiteks alternatiivsete infotöötlusvahendite modelleerimise valdkonnas (eelkõige objekti heleduse gradatsiooniga keerukate mosaiikide analüüs). Teine uus rakendusuuringute suund on polümerisatsiooni tunnuste uurimine BZ-süsteemis või sarnastes.
BZ-süsteemi kompleksne ruumilis-ajaline korraldus segunemise puudumisel leidis lõpuks analooge looduses, bioloogilistes süsteemides (näiteks südamelihase virvendusarütmia uurimine müokardi kui iseorganiseeruva vaatenurgast. bioloogiline süsteem).
Tänaseks on Belousovi-Žabotinski reaktsioon võtnud oma õige koha maailmateaduses. See stimuleeris tegelikult oma uue valdkonna - sünergia (iseorganiseerumine) - teket ja eksperimentaalne töö algatas dünaamiliste süsteemide kaasaegse teooria väljatöötamise. Kuigi praegu on suur osa sellistest reaktsioonidest juba arusaadav, jäävad võnkuvaid keemilisi protsesse põhjustavad põhjused lõpuni ebaselgeks. Võnkuvate keemiliste reaktsioonide dünaamiline kirjeldus võib selles olla suureks abiks, eelkõige kaudselt puuduvate reaktsioonikiiruse konstantide tuvastamisel.
Põhimõttelised muutused loodusteaduses, mis tingisid nn iseorganiseerumisteooria, on suuresti tingitud algtõukest, mille andsid sellele Venemaa teadlased 1950.–1960. aastate vahetusel, mil Belousov avastas redokskeemilise reaktsiooni. Samal ajal avastati rabavaid analoogiaid, selgus, et palju looduslik fenomen, ulatudes galaktikate tekkest kuni tornaadodeni, tsüklonite ja valguse mänguni peegeldavatel pindadel, on tegelikult iseorganiseeruvad protsessid. Need võivad olla väga erineva iseloomuga: keemilised, mehaanilised, optilised, elektrilised jne.
Praegusel ajal on võnkereaktsioonide kineetika kiiresti arenev teadmisteharu, mis on tekkinud keemia, bioloogia, meditsiini, füüsika ja matemaatika ristumiskohas.

KIRJANDUS

Wolter B.V. Legend ja tõestisündinud lugu keemilistest vibratsioonidest. Teadmised on jõud, 1988, nr 4, lk. 33–37; Zhabotinsky A.M. kontsentratsiooni kõikumised. M.: Nauka, 1974, 179 lk.;
Shnol S.E. Vene teaduse kangelased, kurikaelad, konformistid. M.: Kron-Press, 2001, 875 lk.;
Mushtakova S.P. Vibratsioonireaktsioonid keemias. Sorose haridusajakiri, 1997, nr 7, lk. 31–37;
Vavilin V.A. Isevõnkumised vedelfaasilistes keemilistes süsteemides. Priroda, 2000, nr 5, lk. 19–25.

BELOUSOV Boriss Pavlovitš(19.II.1893–12.VI.1970) - Nõukogude keemik. Sündis Moskvas pangatöötaja peres, pere kuues laps. Koos oma vendadega osales ta varakult revolutsioonilises tegevuses ja arreteeriti 12-aastaselt. Tema emale pakuti valida: kas Siberi pagulus või emigreerumine. Perekond sattus Šveitsi bolševike kolooniasse. Tulevasel teadlasel oli võimalus koos V. I. Leniniga malet mängida. Boris oli üllatunud oma kirest, kuidas ta halvustab vastast igal võimalikul viisil, püüdes teda demoraliseerida. Sellega lõppes Belousovi revolutsiooniline poliitiline tegevus. Ta ei astunud kunagi parteisse. Zürichis sai alguse tema kirg keemia vastu, kuid haridust omandada polnud võimalust, kuna ta pidi õppemaksu maksma. Esimese maailmasõja alguses naasis Boriss Venemaale, soovis vabatahtlikult sõjaväkke minna, kuid tervislikel põhjustel teda vastu ei võetud.
Belousov läheb tööle Goujoni metallurgiatehase keemialaborisse (praegu Hammer and Sickle tehas). Seda laborit juhtis ideoloogiliselt V.N.
Saanud sõjaväekeemikuks, on Belousov alates 1923. aastast akadeemik P. P. Lazarevi soovitusel õpetanud keemiat Punaarmee komandöridele Punaarmee Kõrgemas Sõjakeemiakoolis (Tööliste ja Talupoegade Punaarmee, 1918–1946), koolis üld- ja erikeemia loengukursuse pidamine Punaarmee juhtimisstaabi täiendamiseks. 1933. aastal oli Belousov S. K. Timošenko nimelise sõjalise punase lipu keemilise kaitse akadeemia vanemõppejõud.
Belousovi teadusliku tegevuse spetsiifika oli selline, et ühtegi tema teadustööd pole kunagi kusagil avaldatud. Akadeemik A.N. Terenin nimetas Belousovit silmapaistvaks keemikuks. Oma arvustuses, mis on kirjutatud seoses võimalusega anda Belousovile doktorikraad ilma väitekirja kaitsmata, märgitakse, et „B.P. Belousov alustas gaasianalüüsis täiesti uue suunaga, mis seisneb kilegeelide värvi muutmises kilegeelide sorptsiooni käigus. aktiivsed gaasid. Ülesandeks oli luua spetsiifilised ja universaalsed indikaatorid kahjulike gaasiliste ühendite jaoks nende tuvastamisega ülimadalates kontsentratsioonides. Selle ülesandega saadi suurepäraselt hakkama ... töötati välja hulk optilisi instrumente, mis võimaldavad automaatset või poolautomaatset õhu kvalitatiivset analüüsi kahjulike gaaside leidmiseks ... Selles töörühmas tõestas B. P. Belousov end teadlasena, kes probleemi püstitab. uudsel viisil ja lahendab selle täiesti originaalsel viisil. Lisaks nendele õpingutele kuulub B. P. Belousovile hulk sama originaalseid ja huvitavaid teadustöid, mis ei jäta kahtlustki, et ta väärib kindlasti keemiateaduste doktori kraadi omistamist ilma väitekirja kaitsmata. Ka siin avaldus Boriss Pavlovitši raske iseloom, ta "ei tahtnud diplomeid".
Sellest hoolimata omistati sõjaväekeemik Belousov brigaadiülema auastmele, mis võrdub kindralmajori auastmega. Tõsi, 1935. aastal läks ta pikale puhkusele ja astus 1938. aastal tagasi. See võib-olla seletab tõsiasja, et Belousov ise ei kannatanud massirepressioonide perioodil 1937–1938. Paljude kolleegide ja sõprade kaotus jättis aga tema iseloomusse kustumatu jälje. Salajase meditsiiniinstituudi täpne nimi, kus Belousov järgnevatel aastatel töötas, pole teada. Kuid kolleegide sõnul oli tal märkimisväärseid avastusi kiirguse mõju vähendavate ravimite loomise alal, teda hinnati: ilma kõrghariduseta juhtis teadlane laboratooriumi ja I. V. Stalini kirjalike juhiste järgi. , sai teadusdoktori palka.
Pärast sõjajärgsetel aastatel biokeemikute poolt avastatud tsükliliste reaktsioonide analüüsi otsustas Belousov luua bioloogiliste tsüklite keemilise analoogia. Uurides sidrunhappe oksüdeerumist bromaadiga katalüsaatori juuresolekul, avastas ta reaktiivide kontsentratsioonide kõikumised – nii avastati võnkereaktsioon. Aastatel 1951 ja 1955 üritas Belousov oma avastust avaldada ajakirjades Kinetics and Catalysis ja Journal of General Chemistry. Vastused tema artiklitele olid kategooriliselt eitavad ja, nagu hiljem selgus, sama kategooriliselt ekslikud. On teada, et see mõjutas teadlast nii palju, et ta viskas reaktsiooni laboratoorse retsepti lihtsalt minema ja unustas selle.
Mõni aasta hiljem, kui biokeemikud hakkasid Belousovi avastatud reaktsiooni vastu huvi tundma, pidi ta järjestikuse loendamise teel otsima algkomponente ja nende proportsioone. Võime öelda, et avastuse tegi Belousov kaks korda – esimene kord juhuslikult, teine ​​kord süstemaatilise otsingu tulemusena. Kuid ta ei tahtnud enam teadusrühma töös aktiivselt osaleda. Kõik, mis kolleegidel õnnestus, oli veenda Belousovit proovima oma artiklit uuesti avaldada. Selle tulemusena ilmus teadlase ainus eluaegne väljaanne 1958. aasta "Kiirgusmeditsiini kokkuvõtete kogumikus".
Kuid isegi kui tuli tunnustus ja rahvusvaheline teadusringkond nimetas võnkereaktsiooni Belousov-Žabotinski järgi, ebaõnnestusid katsed kaasata erru läinud brigaadiülem selle edasistesse uuringutesse. Need, kes teda sisse tundsid viimased aastad, väitis, et Belousovi loominguline aktiivsus püsis väga kõrge. Ta lahkus instituudist vahetult enne oma surma – 12. juunil 1970. Lenini preemiani jäi Belousovile kümme aastat.

Vibratsioonilised keemilised reaktsioonid

Käesolevas kursusetöös käsitlen probleemse katse erijuhtumit, võnkuvaid keemilisi reaktsioone. Vibratsioonireaktsioonid on terve klass oksüdatsioonireaktsioone orgaaniline aine redoks-omadustega katalüsaatori osalusel. See protsess kulgeb tsükliliselt, see tähendab, et see koosneb mitmest kordusest.

Vibratsioonilised keemilised reaktsioonid avastas ja teaduslikult põhjendas 1951. aastal Nõukogude teadlane Boriss Petrovitš Belousov. B.P. Belousov uuris sidrunhappe oksüdeerumist selle reaktsioonil naatriumbromaadiga väävelhappe lahuses. Reaktsiooni tõhustamiseks lisas ta lahusele tseeriumsoola. Tseerium on muutuva valentsiga (3+ või 4+) metall, seega võib see olla redokstransformatsioonide katalüsaator. Reaktsiooniga kaasneb CO 2 mullide eraldumine ja seetõttu tundub, et kogu reaktsioonisegu "keeb". Ja selle keemise taustal märkas B. P. Belousov hämmastavat asja: lahuse värvus muutus perioodiliselt - see muutus kas kollaseks või värvituks. Belousov lisas lahusele fenantroliini kompleksi raudraudaga (ferroiiniga) ja lahuse värvus hakkas perioodiliselt muutuma lillakaspunasest siniseks ja tagasi.

Nii avastati reaktsioon, mis sai kuulsaks. Nüüd on see tuntud kogu maailmas, seda nimetatakse Belousov-Zhabotinsky reaktsiooniks. A. M. Zhabotinsky tegi selle hämmastava nähtuse mõistmiseks palju ära. Sellest ajast alates on avastatud suur hulk sarnaseid reaktsioone.

Võnkumisreaktsioonide avastamise ajalugu.

IP Belousov avastas võnkuva keemilise reaktsiooni, püüdes luua lihtsat keemilist mudelit karboksüülhapete peamiste biokeemiliste transformatsioonide süsteemi mõne etapi kohta rakus. Esimest aruannet selle avastamise kohta siiski ei avaldatud. Keemiaajakirja arvustaja kahtles artiklis kirjeldatud reaktsiooni põhimõttelises võimalikkuses. Enamik nende aastate keemikuid uskus, et puhtkeemilisi võnkumisi pole olemas, kuigi võnkereaktsioonide olemasolu ennustas 1910. aastal A. Lotkoy perioodiliste protsesside matemaatilise teooria põhjal.

Teise katse uuringu tulemusi avaldada tegi teadlane 1957. aastal ja jällegi keelduti vaatamata Belgia füüsiku ja füüsikakeemiku I. R. Prigožini toona ilmunud töödele. Nendes töödes näidati võnkuvate keemiliste reaktsioonide võimalikkust ja tõenäosust.

See ilmus alles 1959. aastal lühike abstraktne B. P. Belousovi poolt vähetuntud väljaandes "Kiirgusmeditsiini abstraktide kogumik" perioodiliselt toimiva võnkuva keemilise reaktsiooni avastamisest.

Ja asi on selles, et kui B. P. Belousov oma avastuse tegi, tundusid reaktiivide kontsentratsiooni perioodilised muutused olevat termodünaamika seaduste rikkumine. Tõepoolest, kuidas saab reaktsioon kulgeda kas ettepoole või vastupidises suunas? On võimatu ette kujutada, et kogu anumas olev tohutu hulk molekule oli ühes olekus, siis teises olekus (kas kõik "sinine", siis kõik "punane" ...).

Reaktsiooni suuna määrab keemiline (termodünaamiline) potentsiaal - reaktsioonid viiakse läbi tõenäolisemate olekute suunas, süsteemi vaba energia vähendamise suunas. Kui reaktsioon antud suunas on lõppenud, tähendab see, et selle potentsiaal on ammendunud, saavutatakse termodünaamiline tasakaal ja ilma energiakuluta ei saa protsess iseenesest kulgeda vastupidises suunas. Ja siis ... reaktsioon läheb ühes või teises suunas.

Selles reaktsioonis ei olnud aga seaduste rikkumist. Vahesaaduste, mitte algsete reagentide või lõpptoodete kontsentratsioonides esines kõikumisi – perioodilisi muutusi. CO 2 ei muutu selles reaktsioonis sidrunhappeks, see on tegelikult võimatu. Arvustajad ei võtnud arvesse, et kuigi süsteem on tasakaalust kaugel, võib selles juhtuda palju imelisi asju. Süsteemi üksikasjalikud trajektoorid algolekust lõppolekuni võivad olla väga keerulised. Alles viimastel aastakümnetel on tasakaalust kaugel olevate süsteemide termodünaamika nende probleemidega tegelema hakanud. See uus teadus sai aluseks uuele teadusele – sünergiale (iseorganiseerumise teooria).

Belousovi reaktsiooni, nagu eespool märgitud, uurisid üksikasjalikult A. M. Zhabotinsky ja tema kolleegid. Nad asendasid sidrunhappe maloonhappega. Maloonhappe oksüdeerumisega ei kaasne CO 2 mullide teket, mistõttu saab lahuse värvuse muutust salvestada ilma fotoelektriliste seadmete segamiseta. Hiljem selgus, et tseeriumita ferroiin toimib selle reaktsiooni katalüsaatorina. B. P. Belousov märkas juba esimestes katsetes oma reaktsiooni teist tähelepanuväärset omadust: segamise lõpetamisel levib lahuse värvimuutus lainetena. Selline keemiliste vibratsioonide levik kosmoses sai eriti selgeks, kui 1970. aastal valasid A. M. Zhabotinsky ja A. N. Zaikin õhukese kihi reaktsioonisegu Petri tassi. Tassi moodustuvad veidrad kujundid - kontsentrilised ringid, spiraalid, "pöörised", mis levivad kiirusega umbes 1 mm / min. Keemilistel lainetel on mitmeid ebatavalisi omadusi. Seega, kui nad kokku põrkuvad, kustuvad ja ei saa üksteisest läbi minna.