Самоорганизация в химии на примере реакции Белоусова-Жаботинского

Самоорганизация в химии на примере реакции Белоусова-Жаботинского. Собственно реагенты, участвующие в реакции Белоусова-Жаботинского сокращенно БЖ, не представляют собой ничего особенного.

Типичный препарат состоит из сульфата церия Ce2SO43, малоновой кислоты CH2COOH2 и бромата калия KВгОз, растворенного в серной кислоте. Реакция управляется изменением скоростей, с которыми химические вещества поступают в систему или выбывают из нее, меняя тем самым время пребывания этих веществ в реакционном объеме. Очень большие времена пребывания реагентов приводят по существу к реализации замкнутой системы, и в таких условиях можно ожидать, что поведение системы будет подобно равновесному, характеризуемому детальным равновесием.

Уменьшая время пребывания, мы не допускаем полного выравнивания скоростей прямой и обратной реакций. При этом можно ожидать, что поведение системы будет неравновесным. Именно это и показывает эксперимент. В случае очень больших времен пребывания в системе достигается однородное стационарное состояние концентрации остаются постоянными во времени.

Это типичное состояние, весьма привычное химикам, наделено всеми качественными свойствами химического равновесия. Оно является аналогом режима теплопроводности, реализуемого в системе Бенара при небольшой разности температур между пластинами. Если теперь уменьшить время пребывания, мы встретимся с совершенно иным типом поведения. В какой-то момент времени вся система внезапно окрашивается в голубой цвет если в качестве красящего вещества используется ферроин, что указывает на избыток ионов Fe3 или Се4. Спустя несколько минут или в зависимости от условий долю минуты голубой цвет сменяется красным, указывая на избыток ионов Fe2 или Се3. Этот процесс так и продолжается голубой, красный, голубой, красный и т. д. ритмическая смена цвета с идеально регулярными периодом и амплитудой, зависящими лишь от параметров и тем самым являющимися собственными характеристиками системы.

Эти колебания можно рассматривать как химические часы устройство для измерения времени с помощью внутренней динамики системы.

В периодическом режиме система вдруг открывает для себя время.