Колебательные химические реакции - как пример самоорганизации в неживой природе
2O. В полученный
раствор добавили навеску калия бромноватокислого - 0,2г и долили 0,7мл
концентрированной серной кислоты. Затем внесли 0,04г перманганата калия и
довели объем полученного раствора до 10мл дистиллированной водой. Тщательно
перемешали до полного растворения реактивов.
Наблюдения:
Сразу после добавления KMnO4 раствор приобрёл фиолетовую окраску и
начал «кипеть». Через 25с, при бурном кипении, цвет раствора стал меняться
на коричневый. С течением реакции раствор постепенно светлеет - вплоть до
светло-желтого цвета. Через 3мин 45с начинается резкое потемнение раствора
(похоже на диффузию жидкости высокой плотности), и через 40с раствор снова
становится полностью коричневым. Далее все повторяется с периодом 4,5мин -
5мин. Через довольно большой промежуток времени реакция начинает
замедляться, затем и прекращается вовсе (раствор жёлтого цвета).
4.Заключение.
Каждый год в мире проводится несколько международных конференций по
динамике нелинейных химических систем, а слова «BZ-reaction» (сокращение:
реакции Белоусова-Жаботинского) звучат на десятках других конференций,
посвященных проблемам физики, химии, биологии. Изучение реакции Белоусова-
Жаботинского имеет значение не только теории активных сред. Эта реакция
используется как модель для исследования грозного нарушения работы сердца –
аритмии и фибрилляций. А в недавнее время были начаты эксперименты со
светочувствительной модификацией этой реакции, когда динамика в этой
системе зависит от интенсивности света. Оказалось, что такую реакцию можно
использовать как вычислительную машину для хранения и обработки
изображения. Светочувствительная модификация реакции Белоусова-Жаботинского
может служить прототипом вычислительного комплекса, который возможно,
придет на смену ЭВМ.
С другой стороны, колебательные химические реакции являются ярким
примером самоорганизации в неживой природе, и в этом смысле имеют не только
естественно-научное, но и философское значение.
5. Приложение.
Рецепты некоторых колебательных реакций.
Рецепт 1: Необходимо приготовить растворы перечисленных далее веществ
из расчета их конечных концентраций: малоновая кислота 0,2М; бромат натрия
0,3М; серная кислота 0,3М; ферроин 0,005М. Ферроин можно заменить сульфатом
двухвалентного марганца или трехвалентного церия, но при этом интенсивность
окраски будет существенно слабее. Около 5 мл раствора всех компонентов
нужно налить в чашку Петри так, чтобы толщина слоя жидкости была 0,5-1 мм.
Через 3-8 мин (переходный период) можно наблюдать колебания и химические
волны.
Рецепт 2: В плоскую прозрачную кювету слоями (1 мл) налить следующие
растворы:
- KBrO3 (0,2 моль/л)
- малоновую кислоту (0,3 моль/л)
- ферроин (0,003 моль/л)
- H2SO4 (0,3 моль/л)
Кювету поставить на лист белой бумаги. Темп реакции можно изменить,
добавляя щелочь или кислоту.
Рецепт 3: Необходимы растворы:
- лимонной кислоты (40г в 160 мл H2O)
- H2SO4 (1:3). А также навески:
- KBrO3 (16г)
- Ce2(SO4)3 (3-3,5г)
Раствор лимонной кислоты нагреть до 40°-50° С, затем высыпать навеску
KBrO3. Стакан поставить на лист белой бумаги и внести навеску Ce2(SO4)3 и
несколько мл H2SO4. Сразу начинает происходить чередование цветов: желтый >
бесцветный > желтый, с периодом 1-2 мин.
Рецепт 4: Необходимы растворы:
- H2O2 (50мл 30%)
- KIO3 (7,17г в 50мл H2O)
- HClO4 (30мл разбавленного раствора)
- малоновая кислота (3г в 50мл H2O). И навески:
- MnSO4 (1г) и немного крахмала.
Все слить в один стакан (200-250мл), добавить навески, размешать
стеклянной палочкой. Происходит чередование цвета: бесцветный > желтый
>голубой.
6. Список литературы.
1. Алиев Р. , Шноль С. Э. «Колебательные химические реакции». Кинетика и
катализ. 1998. № 3. С. 130-133.
2. Шноль С. Э. Знание – Сила. 1994. № 3. С. 62-71.
3. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. М.: Наука, 1974.
4. Гарел Д., Гарел О. Колебательные химические реакции / Пер. с англ. М.:
Мир, 1986.
5. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск:
ЮКЭА, 1997, С. 683 – 697.
6. Концепции современного естествознания. Под ред. В. Н. Лавриненко, В. П.
Ратникова, М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999, С. 78 - 87.
| |  скачать работу |
Колебательные химические реакции - как пример самоорганизации в неживой природе |
