Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


БЕЛОУСОВА - ЖАБОТИНСКОГО РЕАКЦИЯ

БЕЛОУСОВА - ЖАБОТИНСКОГО РЕАКЦИЯ, протекающее в автоколебат. режиме каталитич. окисление разл. восстановителей бромноватой к-той НВrO3. При этом наблюдаются колебания концентраций окисленной и восстановленной форм катализатора и нек-рых промежут. продуктов. Р-ция идет в кислом водном р-ре; в кач-ве катализаторов используют ионы металлов переменной валентности, напр. Се или Мп, в кач-ве восстановителей - малоновую к-ту, ацетилацетон и др. Белоусова - Жаботинского реакция - наиб. изученная гомогенная колебательная реакция, открытие к-рой стимулировало резкий рост исследований хим. колебаний и привело к созданию новой области хим. кинетики.

Упрощенная схема Белоусова - Жаботинского реакции включает неск. процессов: 1. Разветвленная цепная р-ция окислителя с автокатализатором НВrO2; в результате обеспечивается самоускоряющееся окисление катализатора Мn+ :
1049-6.jpg

2. Ингибирование окисления в результате быстрой р-ции, обрывающей разветвленную цепь:
1049-7.jpg

3. Бромирование восстановителя, напр.:
1049-8.jpg

4. Восстановление окисленной формы катализатора М(п + 1)+ и одновременное образование ингибитора - Вr- :
1049-9.jpg

Т. обр. механизм р-ции можно изобразить мнемонич. схемой (рис. 1), где автокатализатор НВrO2 обеспечивает

непосредственную положит. обратную связь (отмечена знаком +), а ингибитор замыкает петлю отрицат. обратной связи ( — ). Колебат. цикл можно качественно описать след. образом. Когда концентрация М(п+1)+ в системе достаточно велика, скорость образования Вr- и его концентрация в р-ре также высоки. В результате цепная р-ция окисления Мn+ заторможена и концентрация М(п+1)+ падает, стремясь к своему пороговому значению, при достижении к-рого концентрация Вr- резко падает, а концентрация НВrО2 возрастает. Разветвленная цепная р-ция ускоряется и концентрация М(п+1)+ начинает расти, стремясь к верх. порогу, при достижении к-рого концентрация Вr- снова резко возрастает, обрывая разветвленную цепь, и цикл повторяется. Колебания концентраций окисленной и восстановленной форм катализатора сопровождаются колебаниями окраски р-ра от бесцветной к желтой, если катализатор - ионы церия, или от голубой к красной в случае фенантролинового комплекса железа [Fe(phen)3].
1049-10.jpg

Рис. 1. Схема реакции Белоусова - Жаботинского (RBr-бромпроизводное восстановителя).

Белоусова - Жаботинского реакция демонстрирует большое число разл. колебат. режимов, к-рые зависят от т-ры, кислотности и концентрации исходных реагентов. Период колебаний может изменяться от десятых долей секунды до десятков минут. Наблюдаются простые периодич. колебания разл. формы, сложные колебания с неск. максимумами в одном периоде, многочастотные и стохастич. колебания (см. рис. 2). При проведении Белоусова - Жаботинского реакции в закрытой системе можно наблюдать до неск. тысяч циклов; в проточном реакторе колебания поддерживаются сколь угодно долго. В неперемешиваемом р-ре, где исключена конвекция, наблюдаются бегущие концентрац. волны, образующие самоподдерживающиеся динамич. структуры (рис. 3).

Р-ция открыта Б. П. Белоусовым в 1951, подробно изучалась А. М. Жаботинским в 1964.
1049-11.jpg

Рис. 2. Разл. типы колебаний концентрации Се4+ в реакторе идеального перемешивания: а - в - пилообразные колебания с разл. соотношением длительности переднего и заднего фронта; г - синусоидальные колебания; д-хаотич. колебания; е-нестационарные сложно-периодические колебания.
1049-12.jpg

Рис. 3. Динамич. структуры, образованные бегущими концентрац. волнами в тонком слое неперемешнваемого р-ра (катализатор [Fe(phen)3]; интервал между кадрами 15с; скорость волн1049-13.jpg0,01 см/с): а - концентрич. волны от точечного источника - ведущего центра; длина волны1049-14.jpg 0,55 см; б - спиральные волны;1049-15.jpg 0,15 см.


===
Исп. литература для статьи «БЕЛОУСОВА - ЖАБОТИНСКОГО РЕАКЦИЯ»: Жаботинский А. М., Концентрационные автоколебания, М., 1974: Полак Л. С, Михайлов А. С.. Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах, М., 1983; Oscillations and traveling waves in chemical systems, N.7Y., 1985.

Страница «БЕЛОУСОВА - ЖАБОТИНСКОГО РЕАКЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн