Белоусов-Жаботинскийн урвал нь янз бүрийн бууруулагч бодисыг бромын хүчил HBrO 3-тай өөрөө хэлбэлзэлтэй каталитик исэлдэлт юм. Энэ тохиолдолд катализаторын исэлдсэн ба бууруулсан хэлбэр, зарим завсрын бүтээгдэхүүний концентрацийн хэлбэлзэл ажиглагдаж байна. Урвал нь хүчиллэг орчинд, усан уусмалд явагддаг; катализаторын хувьд цери эсвэл манган зэрэг хувьсах исэлдэлтийн төлөвтэй металлын ионуудыг ашигладаг. Малоны хүчил, ацетилацетон гэх мэт нь бууруулагч бодисоор ажилладаг.
Урвалж бодис
- төмөр(II) сульфат гептагидрат FeSO 4 ∙7H 2 O (талст)
- церий(III) нитрат гексагидрат Ce(NO 3) 3 ∙6H 2 O (талст)
- калийн бромидын KBr усан уусмал (2 моль / л буюу 50 мл уусмалд 12 г)
- калийн бромат KBrO 3 (талст) ба калийн броматын ханасан уусмал (100 мл усанд 10 г орчим)
- хүхрийн хүчил H 2 SO 4 төвлөрсөн ба шингэрүүлсэн (эзэлхүүнээр 1: 3).
- малоны хүчлийн усан уусмал CH 2 (COOH) 2 (5 моль / л буюу 100 мл уусмалд 52 г)
- о-фенантролин (фен) C 12 H 8 N 2
- нимбэгийн хүчил CH (OH) (CH 2 COOH) 2
- цери(III) сульфат октагидрат Ce 2 (SO 4) 3 ∙8H 2 O
- нэрмэл ус.
Тоног төхөөрөмж
Проектор, 30 х 30 см хэмжээтэй шилэн хавтан, Петрийн таваг, 100 мл хэмжээст колбо, нунтагласан таглаатай 250 мл Эрленмейер колбо, зургаан соруур, бюретка, шилэн саваа, угаагч, шүүлтүүрийн цаас.
Туршилтын 1 хувилбар (Жаботинскийн хувилбар)
Туршлага бэлтгэх
Туршилтыг харуулахын тулд A ба B гэсэн хоёр шийдлийг бэлтгэ.
A – о-фенантролин (фен) бүхий ферроин (төмрийн (II) цогцолбор) уусмал.
100 мл хэмжээст колбонд 0.70 г төмрийн (II) сульфатын гептагидрат, 1.49 г о-фенантролин нэмж, уусмалын хэмжээг тэмдэгт хүртэл тохируулан усаар холино. 2+ найрлагатай фенантролины цогцолбор үүссэн тул уусмал нь улаан өнгөтэй байх ёстой.
|
үүнийг урьдчилан бэлтгэж болно.
B - бромомалоны хүчлийн уусмал (жагсаалын өмнө шууд бэлтгэсэн). 3.3 мл калийн бромидын уусмал (2 моль/л), 5 мл малоны хүчил (5 моль/л) уусмал, 5 мл өтгөрүүлсэн хүхрийн хүчлийг пипеткээр нунтагласан таглаатай Erlenmeyer колбонд хийнэ.
Үүссэн уусмалыг бюреттээс калийн броматын ханасан уусмалаар титрлэж, титрлэгчийн ердийн хэсэг бүрийн дараа сайтар хольж, параллель шилжих урвалын үед ялгарах бромын хүрэн өнгө алга болоход хүрнэ.
|
Титрлэхэд ашигласан калийн бромат уусмалын нийт хэмжээ ойролцоогоор 7.5 мл байх ёстой. Үүссэн бромомалоны хүчил тогтворгүй боловч бага температурт хэсэг хугацаанд хадгалагдах боломжтой.
Үйл ажиллагаа явуулах туршлага
Туршилтыг шууд харуулахын тулд Петрийн аягыг проекторын толин тусгал дээр байрлуулсан шилэн хавтан дээр байрлуулж, түүнд 10 мл ханасан калийн бромат уусмал, 4 мл бромомалоны хүчлийн уусмал, 1.5 мл ферроин уусмалыг дараалан нэмнэ. пипетк. Хэдэн минутын дотор аяганы улаан дэвсгэр дээр цэнхэр хэсгүүд гарч ирдэг; Энэ нь 2+ цогцолборыг броматын ионуудтай исэлдэх урвалын явцад өөр нэг цогцолбор - 3+ үүссэнтэй холбоотой юм.
|
Чөлөөлөгдсөн бромидын ионууд нь төмрийн (II) цогцолборыг броматын ионоор исэлдүүлэхийг дарангуйлагч юм. Зөвхөн 2+ концентраци хангалттай өндөр болоход л бромидын ионуудын дарангуйлах нөлөөг даван туулж, бромомалоны хүчил үүсгэх, цогцолборыг исэлдүүлэх урвалууд дахин эхэлдэг. Процесс дахин давтагдах бөгөөд энэ нь уусмалын өнгөнд тусгагдсан болно. Төвлөрсөн дугуй улаан цэнхэр өнгийн "долгион" нь аяганы цэнхэр хэсгүүдээс бүх чиглэлд хуваагдана.
Хэрэв аяганы агуулгыг шилэн саваагаар хольсон бол уусмал нь богино хугацаанд монохромат болж, дараа нь үечилсэн процесс давтагдана. Эцсийн эцэст нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгаралтаас болж урвал зогсдог.
Петрийн аяганд жагсаасан бүх урвалжаас гадна цөөн тооны цери (III) нитратын гексагидрат талстыг нэмж болно; Дараа нь өнгөний хүрээ өргөжих болно: цериум (IV) деривативын улмаас шар өнгө, цэнхэр, шар өнгийн давхаргын улмаас ногоон өнгөтэй болно.
|
Халах үед хэлбэлзлийн урвалын мөчлөг богиносч, өнгөний өөрчлөлт хурдан явагддаг.
Тэмдэглэл
- Урвалын тэгшитгэлд Сe(OH) 2 2+ найрлагын церийн(IV) деривативыг нөхцөлт байдлаар бичнэ; илүү нарийвчлалтай, түүний найрлагыг (4 - x) + томъёогоор тусгасан болно.
- Төмрийн (II) сульфатын гептагидрын оронд та Морын давс - төмрийн (II) сульфатын талст гидрат - аммонийн найрлага (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 ∙ 6H 2 O -ийг 0.99 г хэмжээгээр хэрэглэж болно. уусмал бэлтгэх хэмжээ А ус.
Туршилтын 2 хувилбар (Белоусовын хувилбар)
Туршлага бэлтгэх
Туршилтын хувьд 2 г авна нимбэгийн хүчил(HOOC)C(OH)(CH 2 COOH) 2 , 0.16 г октагидрат цери (III) сульфат Ce 2 (SO 4) 3 ∙8H 2 O ба 0.2 г калийн бромат KBrO 3. Дээжийг 2.0 мл хүхрийн хүчлийн уусмалд (эзэлхүүнээр 1:3) уусгана. Дараа нь нэрмэл ус нэмж уусмалын хэмжээг 10 мл болгон тохируулна.
Үйл ажиллагаа явуулах туршлага
Туршилтыг шууд харуулахын тулд Петрийн аягыг проекторын толин тусгал дээр байрлуулсан шилэн хавтан дээр байрлуулж, нимбэгийн хүчил, церийн давс, калийн броматыг шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд бэлтгэсэн холимог хийнэ. Хэдэн минутын дотор аяганы уусмалын өнгө нь цагаанаас тод шар болж, эсрэгээр өөрчлөгддөг.
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Белоусов-Жаботинскийн ферроинтой урвалын урвалын хольцын өнгөний өөрчлөлт
Белоусов-Жаботинскийн урвал- урвалын зарим параметрүүд (өнгө, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентраци, температур гэх мэт) үе үе өөрчлөгдөж, урвалын орчны орон зай-цаг хугацааны нарийн бүтцийг бүрдүүлдэг хэлбэлзлийн горимд явагддаг химийн урвалын ангилал.
Одоогийн байдлаар энэ нэр нь механизмын хувьд ижил төстэй боловч ашигласан катализатор (Ce 3+, Mn 2+ ба Fe 2+, Ru 2+ цогцолборууд), органик бууруулагч бодисууд (малоны хүчил, бромомалоны хүчил, нимбэгийн хүчил, алимны хүчил гэх мэт) болон исэлдүүлэгч бодисууд (броматууд, иодууд гэх мэт).
Тодорхой нөхцөлд эдгээр системүүд нь тогтмол үечилсэн хэлбэлзлээс эмх замбараагүй хэлбэлзэл хүртэлх зан үйлийн маш нарийн төвөгтэй хэлбэрийг харуулж чаддаг бөгөөд шугаман бус системийн бүх нийтийн хуулиудыг судлах чухал объект юм. Ялангуяа Белоусов-Жаботинскийн урвалын үеэр химийн систем дэх анхны туршилтын хачирхалтай татагчийг ажиглаж, онолын хувьд таамагласан шинж чанарыг нь туршилтаар баталгаажуулсан.
Б.П.Белоусовын осцилляцийн урвалыг нээсэн түүх, түүний туршилтын судалгаа, олон тооны аналоги, механизмын судалгаа, математик загварчлал, түүхэн ач холбогдлыг хамтын монографид оруулсан болно.
Нээлтийн түүх
урвалын механизм
Жаботинский-Корзухин загвар өмсөгч
Белоусов-Жаботинскийн урвалын анхны загварыг 1967 онд Жаботинский, Корзухин нар систем дэх хэлбэлзлийг зөв дүрсэлсэн эмпирик хамаарлыг сонгосны үндсэн дээр гаргаж авсан. Энэ нь алдартай консерватив Лотка-Вольтерра загвар дээр суурилсан байв.
d X 1 d t = k 1 X 1 (C − X 2) − k 0 X 1 X 3 (\displaystyle (\frac (dX_(1))(dt))=k_(1)X_(1)(C-) X_(2))-k_(0)X_(1)X_(3)) d X 2 d t = k 1 X 1 (C − X 2) − k 2 X 2 (\displaystyle (\frac (dX_(2))(dt))=k_(1)X_(1)(C-X_() 2))-k_(2)X_(2)) d X 3 d t = k 2 X 2 − k 3 X 4 (\displaystyle (\frac (dX_(3))(dt))=k_(2)X_(2)-k_(3)X_(4))энд X 2 (\displaystyle X_(2))= , C= 0 + 0 , X 1 (\displaystyle X_(1))автокатализаторын концентраци, X 3 (\displaystyle X_(3)) = .
Брюссельсатор
Пригожингийн санал болгосон хамгийн энгийн загвар нь хэлбэлзлийн динамиктай.
Орегонатор
Филд, Нойес нарын санал болгосон механизм нь Белоусов-Жаботинскийн урвалын зан үйлийг судалж буй бүтээлүүдийн хамгийн энгийн бөгөөд нэгэн зэрэг хамгийн алдартай нь юм.
| I | A+Y | X | ||
| II | X+Y | ⟶ (\displaystyle \longrightarrow) | П | |
| III | B+X | ⟶ (\displaystyle \longrightarrow) | 2X+Z | |
| IV | 2 X | ⟶ (\displaystyle \longrightarrow) | Q | |
| В | З | ⟶ (\displaystyle \longrightarrow) | fY |
Энгийн дифференциал тэгшитгэлийн холбогдох систем нь:
d [ X ] d t = k I [ A ] [ Y ] − k I I [ X ] [ Y ] + k I I [ B ] [ X ] − k I V [ X ] 2 (\displaystyle (\frac (d[X]) )(dt))=k_(I)[A][Y]-k_(II)[X][Y]+k_(III)[B][X]-k_(IV)[X]^(2) ) d [ Y ] d t = − k I [ A ] [ Y ] − k I I [ X ] [ Y ] + f k V [ Z ] (\displaystyle (\frac (d[Y])(dt))=-k_( I)[A][Y]-k_(II)[X][Y]+fk_(V)[Z]) d [ Z ] d t = k I I I [ B ] [ X ] − k V [ Z ] (\displaystyle (\frac (d[Z])(dt))=k_(III)[B][X]-k_( V)[Z])Энэ загвар нь туршилтаар ажиглагдсантай төстэй хамгийн энгийн хэлбэлзлийг харуулж байгаа боловч нарийн төвөгтэй үечилсэн, эмх замбараагүй гэх мэт илүү төвөгтэй хэлбэлзлийг харуулах чадваргүй юм.
Нарийвчилсан Орегонатор
Showalter, Noyes болон Bar-Ely загварыг урвалын нарийн төвөгтэй үечилсэн, эмх замбараагүй зан үйлийг дуурайх зорилгоор боловсруулсан. Гэсэн хэдий ч энэ загварт эмх замбараагүй байдлыг олж авах боломжгүй байв.
| 1 | A+Y | X+P | ||
| 2 | X+Y | ↔ (\displaystyle\leftrightarrow) | 2P | |
| 3 | A+X | ↔ (\displaystyle\leftrightarrow) | 2W | |
| 4 | C+W | ↔ (\displaystyle\leftrightarrow) | X+Z" | |
| 5 | 2 X | ↔ (\displaystyle\leftrightarrow) | A+P | |
| 6 | Z" | → (\displaystyle\баруун сум) | g Y + C |
хаана A (\displaystyle A)- BrO 3 - ; X (\displaystyle X)- HBrO 2; Y (\displaystyle Y)- Br - ; C (\displaystyle C)- Ce 3+; Z (\displaystyle Z)"- Ce 4+; W (\displaystyle W)- BrO 2; P (\displaystyle P)- ХОБ.
Белоусов-Жаботинскийн өөрөө хэлбэлзэх урвал нь зөвхөн шинжлэх ухааны ертөнцөд төдийгүй маш өргөн тархсан байдаг. Түүнийг сургуулийн сурагчид, оюутнууд төдийгүй зүгээр л сониуч хүмүүс мэддэг. Шилэн улаан нил ягаан шингэн гэнэт тод цэнхэр болж, дараа нь дахин улаан ягаан өнгөтэй болно. Мөн дахин цэнхэр. Шингэнийг нимгэн давхаргад цутгахад өнгөний өөрчлөлтийн долгион тархдаг. Нарийн төвөгтэй хэв маяг үүсч, тойрог, спираль, эргэлт, эсвэл бүх зүйл бүрэн эмх замбараагүй дүр төрхийг олж авдаг.
Энэ хариу үйлдэл нь 40 гаруй жилийн турш мэдэгдэж байсан. Үүнийг 1951 онд Борис Павлович Белоусов нээсэн.
Анатолий Маркович Жаботинский энэхүү урвалыг судлахад чухал хувь нэмэр оруулж, энэхүү гайхалтай үзэгдэл нь шинжлэх ухааны нийтлэг өмч болсон юм. Урвалыг хоёр нэрийн эхний үсгээр нэр хүндтэй нэрлэсэн: BZ-реакц (Белоусов-Жаботинский).
B.P-ийн нээлт. Белоусов бараг 150 жилийн турш химийн процесс дахь хэлбэлзлийн горимыг хайж бараг дуусгасан. Ер нь үе үе үйл явц нь олон төрлийн салбарт онолыг бий болгох үндэс суурь болдог. Үе үе - цаг хугацаа ба (эсвэл) орон зайд ямар нэг зүйлийг тогтмол давтах нь ертөнцийг танин мэдэхүй, үзэгдлийн учир шалтгааны нөхцөл байдлын талаар бидэнд итгүүлдэг. Үндсэндээ үе үе бол детерминизмын ертөнцийг үзэх үзлийн үндэс юм. Үүний мөн чанарыг ойлгох нь хиртэлт эсвэл сүүлт одны харагдах байдлыг урьдчилан таамаглах боломжийг танд олгоно. Ийм таамаглал нь шинжлэх ухааны хүч чадлын гол нотолгоо юм.
Белоусов-Жаботинскийн урвалын түүх бол хуучин оньсогоын тод жишээ юм: тахиа эсвэл өндөг юу хамгийн түрүүнд ирсэн бэ? Юуны түрүүнд юу вэ: онолын тайлбар шаарддаг үзэгдэл үү, эсвэл урьд өмнө нь үл мэдэгдэх үзэгдлийн харагдах байдлыг урьдчилан таамагласан онол уу? Үнэн хэрэгтээ энэ нь "харгис тойрог" юм. Бид зөвхөн өөрийн ойлгосон зүйлээ л анзаарч, үзэгдэл гэж тунхагладаг, үүний тухай онол аль хэдийн бий. Гэхдээ онолыг бий болгохын тулд "дэг журам" байх ёстой - тайлагдашгүй үзэгдэл байгаа эсэх.
Энэхүү харгис тойргийг эвдэх нь анхдагч судлаачаас асар их оюуны болон ёс суртахууны хүчин чармайлт шаарддаг. инерци" эрүүл ухаан"Олон эмгэнэлт хувь заяаны шалтгаан, гунигтай" нас барсны дараах алдрын уламжлал ", гайхалтай нээлтүүд нь зохиогчийнхоо амьдралын туршид хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй эрт байна.
Энэ цувралд Белоусовын нээлт. Энэ нь нүдэнд харагдахуйц, гэхдээ бусдад харагдахгүй байгаа "тодорхой байдал"-ыг ойлгоход хэцүү байгааг тодорхой харуулж байна.
РЕАКЦИЯНЫ НЭЭЛТИЙН ТҮҮХ
Хуучин Москва, өнгөрсөн зууны төгсгөл. Банкны ажилтны гэр бүл: аав Павел Николаевич, ээж Наталья Дмитриевна, зургаан хүү өсгөсөн. Хамгийн том нь 17 настай Александр аль хэдийн хувьсгалч болжээ. Сонирхолтой төлөвлөгөө: дэлбэлэх, буудах, нуугдах. Тэрээр Маркстай шингэсэн бөгөөд түүнийг зөрүүдлэн судалдаг.
Дэлхийн шударга ёсны үзэл санаагаар өдөөгдсөн Саша Белоусов ах нараасаа маш сайн үзэгчдийг олж, хувьсгалын ажилд хүн бүрийг, тэр дундаа 12 настай Борисыг татан оролцуулсан. Хувьсгалт ажил нь химитэй холбоотой байсан нь ойлгомжтой. Хими - одоо байгаа тогтолцоог нураах шилдэг шинжлэх ухаан бол бөмбөг хэрхэн хийхийг заадаг. Лаборатори нь Малая Полянка дахь Москвагийн байшингийн дээврийн хөндийд баригдсан. Ах нар үнэхээр хүсэл тэмүүлэлтэй байсан. 12 настайдаа бөмбөг хийх нь үнэхээр баяр баясгалан юм! Мөн тэднийг туршиж үзээрэй! Тэгээд ээж минь мэдээгүй!
1905 онд Оросын 1-р хувьсгалын үеэр большевикуудын дээд бүлэгтэй холбоотой Саша Белоусов цэргүүдийн бригадыг удирдаж байв. Хувьсгал дарагдсан үед Александр зугтаж чадсан. Жилийн дараа түүнийг баривчилсан боловч Сибирийн цөллөгөөс зугтаж чадсан.
Удалгүй ээжүүд санал болгов: бид бүгдийг Сибирь рүү явуулна, эсвэл цөллөгт явна. Мэдээжийн хэрэг, тэр Швейцарийг илүүд үздэг байв. Манай ах большевик байсан тул бид большевикуудын колони руу явсан. Борис өөрийгөө большевикуудаар хүрээлүүлж, "цагаачлалын хүнд нөхцөлд" дараа нь зохион байгуулсан зүйлээ бэлдэж байв.
Александр Павлович эдийн засагч болжээ. Дайны үед тэрээр Ленинградад байхдаа эдийн засгийн чиглэлээр ном бичиж дуусгажээ. Тэгээд тэр хоригдолд нас барж, ном нь мөхөв.
Цюрихт Борис сургалтын төлбөрөө төлөх ёстой байв. Үнэгүй суралцах бас нэг боломж байсан, гэхдээ дипломгүй, үзсэн курсуудын гэрчилгээтэй. Ямар ч баримтат нотлох баримт хадгалагдаагүй байгаа ч миний ойлгож байгаагаар тэр үед түүний гол хобби нь химийн хичээл байсан. Хэзээ эхэлсэн юм Дэлхийн дайн, тэрээр Орост сайн дураараа цэрэгт татагдахаар ирсэн. Гэхдээ тэд үүнийг аваагүй - жин хангалтгүй байсан.
Хими байсан. Одоо Орост Ломоносов, Менделеев, Ипатиев гэсэн гурван агуу химич байсан гэж ярьдаг. Аж үйлдвэрийн химийн онолын үндсийг бүтээгч Ипатиев 30 дахь жилдээ баривчлагдахыг хүлээж, гадаадад явж, АНУ-д суурьшжээ. Америкт түүнд зориулсан бүтээлүүд, симпозиумууд гэх мэт. Орост түүнийг бараг мэддэггүй. Белоусов Ипатиевын үзэл суртлаар удирдуулсан Гоужон металлургийн үйлдвэрийн химийн лабораторид (Зөвлөлтийн үед "Алх, хадуур" үйлдвэр) ажиллахаар явсан. Ипатиевын лабораторид орно гэдэг чинь цэргийн химийн хичээл хийнэ гэсэн үг. Борис Павлович тэнд боловсролоо дээшлүүлж, жинхэнэ цэргийн химич болжээ.
Хувьсгалаас өмнө тэрээр хорт бодистой тэмцэх арга замыг боловсруулж, хийн маск хийх тусгай найрлагын талаар бодож байжээ. Хувьсгалын дараа тэрээр цэргийн хүн болж, 23 настайгаасаа академич П.П.Лазаревын зөвлөмжийн дагуу Улаан армийн дээд цэргийн химийн сургуульд Улаан армийн командлагчдад химийн хичээл зааж, лекц уншиж байжээ. Улаан армийн команд штабын боловсон хүчнийг сайжруулах сургуулийн ерөнхий ба тусгай химийн чиглэлээр суралцаж, 1933 онд К.Е. Ворошилов. Гэсэн хэдий ч түүний амьдралын гол агуулга нь шинжлэх ухааны судалгаа юм. Тэрээр олон шинжлэх ухааны бүтээлийн зохиогч юм. Гэхдээ тэдний өвөрмөц байдлаас шалтгаалан Белоусовын бүтээлүүдийн нэг мөр, бүр хураангуй нь ч хаана ч хэвлэгдээгүй байна. Бүх зүйл хаалттай заавар, "маш нууц" гэж тэмдэглэгдсэн захиалга хэлбэрээр явагдсан. Академич Александр Николаевич Терениний нууц тоймд: "... Б.П.Белоусов хийн шинжилгээний цоо шинэ чиглэлийг санаачилсан бөгөөд энэ нь идэвхтэй хийг шингээх явцад хальсан гельүүдийн өнгийг өөрчлөх явдал юм. Даалгавар. маш бага агууламжтай хийн нэгдлүүдийг илрүүлэх тусгай болон бүх нийтийн үзүүлэлтүүдийг бий болгох явдал байв... Энэ ажлыг маш сайн гүйцэтгэсэн ... агаарын чанарын автомат эсвэл хагас автоматаар дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог олон тооны оптик багажийг боловсруулсан. хортой хийн хувьд ... Энэ бүлэг бүтээлд Б.П.Белоусов өөрийгөө асуудлыг шинэ хэлбэрээр тавьж, бүрэн оригинал байдлаар шийдвэрлэдэг эрдэмтэн гэдгээ нотолсон.Эдгээр судалгаанаас гадна Б.П.Белоусов хэд хэдэн ижил төстэй анхны бүтээлүүдийг эзэмшдэг. болон сонирхолтой шинжлэх ухааны бүтээлүүд нь түүнийг диссертаци хамгаалалгүйгээр химийн шинжлэх ухааны докторын зэрэг хүртэх эрхтэй гэдэгт эргэлзэхгүй байна.
Хошууч генерал цолтой дүйцэхүйц химичийн цэргийн өндөр цолыг бригадын дарга болгожээ. 1937-38 оны олон нийтийн хэлмэгдүүлэлтийн үеэр хошууч ба түүнээс дээш зэрэглэлийн олон цэргийн албан хаагчид баривчлагдаж, алагдсан, Белоусовын олон хамт олон, найз нөхөд амь үрэгджээ. 1935 онд урт хугацааны амралтаар армиа орхиж, 1938 оноос хойш тэтгэвэрт гарсан тул түүнийг баривчлаагүй юм болов уу?
Борис Павлович нууцаар ажиллаж эхлэв анагаах ухааны институт, Тэд голчлон хор судлалын чиглэлээр ажилладаг байв. Эхлээд лабораторийн эрхлэгч байсан. Тэгээд их дээд сургуулийн диплом байхгүй юм байна гэж ойлгоод лабораторийн эрхлэгчийг ажлаас нь чөлөөлөлгүйгээр ахлах лаборант руу шилжүүлсэн. Олон талаараа тэрээр цэргийн хүн хэвээр үлджээ. Шинэ орчин, нарийн төвөгтэй харилцаа, сэтгэл хөдлөл, мэдрэмж, дургүйцэл зэрэгт цочромтгой. Түүний зан чанар үргэлж хэцүү байсан бөгөөд олон жилийн туршид нэлээд төвөгтэй болсон.
Харин хүрээлэнгийн захирал хэнтэй харьцаж байгаагаа ойлгов. Одоо үүнийг ойлгох боломжгүй, гэхдээ дараа нь бүх гол, тийм ч чухал биш баримтууд Сталины гарын үсэгтэй байв. Цэнхэр зузаан харандаа. Манай нууц байгууллагад гавъяат ажилладаг, ахлах лаборант шиг бага цалинтай, дипломгүй учраас ийм нэртэй захидал бичсэн. өндөр боловсрол, гэхдээ үнэндээ тэр лабораторийг хариуцдаг. Энэ захидал дээр Сталин "Лабораторийн эрхлэгч, шинжлэх ухааны докторын хувьд ажлаа хийж байх хугацаанд нь цалингаа өг" гэж бичжээ. Зузаан цэнхэр харандаа. Дайснууд чимээгүй болов: Сталин өөрөө төлөхийг тушаажээ. Энэ нь удаан үргэлжилсэнгүй, гэхдээ Сталин удалгүй нас барав. Эдгээр жилүүдэд цацрагийн асуудал, цацрагийн эсрэг бодисууд гол асуудал болжээ. Белоусов цацрагийн эсрэг эмийн салбарт гайхалтай нээлт хийсэн.
Энэ үед биохимид мөчлөгийн урвалууд нээгдсэн: нэг бодис нь хоёр дахь, хоёр дахь нь гурав дахь, гурав дахь нь дөрөв дэх, дараа нь тав дахь бодис болж, эхнийх нь үүнээс дахин үүсдэг. Борис Павлович энэ бол гайхалтай зүйл бөгөөд үүнийг судлах хэрэгтэй, биохимийн мөчлөгийн химийн аналоги хийх нь зүйтэй гэж үзсэн.
Эндээс л "бага насны хими" эхэлдэг. Үүнийг зөвхөн "амьд" химич нэн даруй гаргаж ирж чадна. 1905 онд тэрээр Бертоллегийн давс авч, түүний аналог нь KBrO3: хлор, энд бром байдаг гэдгийг санаарай. Кребсийн мөчлөгийн анхны бүрэлдэхүүн хэсэг болох нимбэгийн хүчил нь Бертоллегийн давсны энэ аналогоор исэлдэх урвалыг зохион байгуулах боломжтой. Бром нь өнгөтэй тул урвалын явцад ялгарах үед харагдах болно. Энэ аз байсан.
Урвалыг хурдасгахын тулд Борис Павлович уусмалд катализаторын хэмжээний церийн давс нэмсэн. Цэрий бол хувьсах валентын элемент бөгөөд дөрвөөс гурвалсан төлөвт шилждэг исэлдэлтийг хурдасгадаг. Уусмалд, нилээд төвлөрсөн хүхрийн хүчилд эхэндээ шар өнгө үнэхээр гарч байсан боловч дараа нь ямар нэг шалтгаанаар алга болж, гэнэт дахин гарч ирэн, дараа нь дахин алга болсон ... Ийнхүү уусмал дахь хэлбэлзэлтэй химийн урвал илэрсэн. (Шар өнгө нь Жаботинскийн хожим харуулсанчлан бромоос биш, харин цериумаас гаралтай).
БЕЛОУСОВЫН РЕАКЦИЯНЫ АЧ ХОЛБОГДОЛ
Б.П.Белоусов химийн хэлбэлзлийн урвалыг анх нээсэн үү? Нобелийн шагналт И.Пригожин Борис Павловичийн бүтээлийг ХХ зууны шинжлэх ухааны гавъяа гэж үздэг. Зарим зохиогчдын хувьд BZ-реакцийн алдар нэр нь шударга бус мэт санагдаж, Белоусовын үүргийг хэтрүүлсэн байдаг.
Өнөөдрийг хүртэл ажиглагдсан химийн урвалын хэлбэлзлийн бүх тохиолдлыг орон зайн нөлөөлөл, жишээлбэл, колбоны хананд температур буурах эсвэл урвалын хурдны тархалтын хязгаарлалт зэргээр тайлбарлаж болно.
Гэвч гол саад бэрхшээл нь ... тэнцвэрийн термодинамикийн талаарх мэдлэг байв. Боловсролтой хүн эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөнийг төсөөлж чадахгүй байв асар их тоомолекулуудын макроскопийн эмх цэгц, бүх молекулууд одоо нэг төлөвт, дараа нь өөр байдалд байна! Мөнхийн хөдөлгөөнт машин байдаг гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх мэт. Энэ байж болохгүй. Тэгээд үнэхээр тийм байж болохгүй. Энэ нь тэнцвэрт байдлын ойролцоо байж болохгүй, гэхдээ зөвхөн тэр үеийн термодинамикийн дагуу үүнийг авч үзсэн. Гэсэн хэдий ч урвалууд хараахан дуусаагүй, урвалжуудын концентраци тэнцвэрийн түвшинд хүрээгүй үед тэнцвэрт бус химийн системүүдийн цогцолбор, түүний дотор хэлбэлзлийн горимд хязгаарлалт байхгүй. Гэвч энэ нөхцөл байдал химичүүдийн анхаарлыг татсангүй.
Термодинамик бол зөвхөн физикийн салбар биш гэдэг нь хэнд ч ойлгомжтой. Карно, Майер, Хельмгольц, Больцманн, Планк, Гиббс, Нернст нарын аваргуудын бүтээсэн тэнцвэрийн термодинамикийн ялалт нь хэд хэдэн үеийн судлаачдын ертөнцийг үзэх үзлийг тодорхойлсон.
Тэнцвэргүй үйл явцын термодинамикийг бий болгохын тулд "бүрэн мэдлэгийн төмөр хүлээс"-ээс гарч, тэнцвэрт байдлаас алслагдсан системүүдийн үйл ажиллагааг судлахын тулд оюуны асар их хүчин чармайлт шаардагдана. Энэ бол Онсагер, Пригожин хоёрын амьдралын эр зориг юм. Энэ үед орон зайн нэгэн төрлийн бус байдал нь ач холбогдолгүй байх үед нэгэн төрлийн, нэгэн төрлийн системд хэлбэлзэх боломжийн ерөнхий нотолгоо аль хэдийн бий болсон. 1910 онд А.Лотка автокатализ хийх боломжтой бүрэн холих систем дэх урвалжуудын концентрацийн хэлбэлзлийг тодорхойлсон тэгшитгэлийн системийг гаргаж ирэв. Энэхүү анхны Lotka загварт хэлбэлзлийг бууруулсан. Арван жилийн дараа тэрээр дараалсан хоёр автокаталитик урвал бүхий системийг санал болгосон бөгөөд энэ загварт хэлбэлзлийг аль хэдийн саармагжуулах боломжтой байв. Энэ нь нэгэн төрлийн уусмал дахь хэлбэлзэл нь зарчмын хувьд боломжтой гэсэн үг юм. Шинэ мэдлэгийн амьдралд ердийн нөхцөл байдал үүссэн: Лотка-Вольтеррагийн хатуу онол байдаг (нэг төрлийн химийн системийн хэлбэлзэл боломжтой), шинжлэх ухааны үндэслэлтэй зөрчилддөг тул боломжгүй гэсэн ерөнхий үзэл бодол байдаг. Тийм ч учраас нэгэн төрлийн уусмал, бүрэн холих системд хэлбэлзлийн горим байдгийг туршилтын, маргаангүй нотолгоо ийм чухал ач холбогдолтой болсон. Энд бид физикч, химич нарын байр суурь хоорондын үндсэн ялгааг тэмдэглэх хэрэгтэй. 20-р зууны физик, математикийн хамгийн гайхалтай ололтуудын нэг бол хэлбэлзлийн онолыг бий болгосон явдал юм. Энд бүх нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн агуу гавьяа нь академич Л.И.Манделстамын сургуулийн Зөвлөлтийн физикчдийнх юм. 28 дахь жилдээ Манделстамын аспирант А.А. Андронов Оросын физикчдийн их хурал дээр "Пуанкарегийн хязгаарын мөчлөг ба өөрөө хэлбэлзлийн онол" гэсэн илтгэл тавьсан. Тэрээр химийн хэлбэлзлийн урвалын боломжид эргэлздэггүй байсан бөгөөд туршилтанд ийм урвалыг чиглүүлсэн эрэл хайгуулын санаачлагч байв.
1930-аад оны эхээр ШУА-ийн Химийн физикийн хүрээлэнгээс фосфорын уурын чичиргээний гэрэлтэлттэй төстэй "хүйтэн дөл" дэх гэрэлтэлтийн хэлбэлзэл илэрсэн нь гайхалтай физикч Д.А. Франк-Каменецки. 1939 онд тэрээр эдгээр хэлбэлзлийг Лоткагийн 2020 кинетик загварт үндэслэн тайлбарлав. 1941 онд Advances in Chemistry сэтгүүлд гарсан нийтлэлдээ тэрээр нэгэн төрлийн химийн системд хэлбэлзлийн горим үүсэх боломжийг тусгайлан авч үзсэн боловч "хүйтэн дөл" нь нэг төрлийн химийн урвалтай холбоотой байж болохгүй. Шалтгаан нь адилхан: температурын уналт, орон зайн концентрацийн градиент.
Энэхүү нарийн төвөгтэй систем дэх хэлбэлзлийн механизмыг Франк-Каменецкийтэй хамт Андроновын сургуулийн төгсөгч И.Е.Сальников авч, 1947 онд Химийн физикийн хүрээлэнд "Онолын тухай" нэртэй диссертацийг тавьжээ. Нэг төрлийн химийн урвалын үечилсэн урсгал." Гэхдээ диссертацийг татгалзсан! Үзэгчдийн дундах хамгийн хүмүүжилтэй, хөдлөшгүй үнэний хамгийн эвлэршгүй хамгаалагч хэн байсан бэ? Тодорхойгүй. "Өмнөх мэдлэгийн инерци" ажилласан. Химичдийн "эрүүл ухаан"-ын саад бэрхшээлийг даван туулсангүй.
Сальников энэ диссертацийг дараа жил нь Горькийн А.А.Андроновын удирдсан Физикийн хүрээлэнд амжилттай хамгаалсан.
1951 онд генерал Белоусов "Journal of General Chemistry" сэтгүүлд өөрийн нээсэн хэлбэлзлийн урвалын тухай нийтлэл илгээжээ. Мөн тэрээр "энэ байж болохгүй" гэсэн доромжилсон сөрөг үнэлгээ авсан. Уг нийтлэлд амархан давтагдах үйл явцыг тайлбарласан болно. Бүх урвалжууд бэлэн байдаг. Гэхдээ хэрэв та үр дүн нь боломжгүй гэдэгт бат итгэлтэй байгаа бол үүнийг шалгах нь цаг хугацаа алдах болно. Борис Павловичийн ач хүү Борис Смирнов өвөөгөө ятгаж: "Урвалжуудыг авч, редакцид очиж үзүүлээрэй ..." Генерал энэ бүхнийг доромжлол, шинжлэх ухааны ёс зүйн хэм хэмжээнд нийцэхгүй гэж үзээд явсангүй.
Белоусов түүний гайхалтай хариу үйлдлийг үргэлжлүүлэн судалжээ. Хэлбэлзэл - шар-өнгөгүй нь тийм ч тод биш байв. Борис Павловичийн шавь, хамтран зүтгэгч А.П.Сафронов түүнд фенантролин агуулсан төмрийн цогцолборыг уусмалд нэмэхийг зөвлөжээ. Өнгө нь эрс өөрчлөгдсөн. Голт борын улаан цайвар цэнхэр болж бүдгэрсэн. Энэ бол гайхалтай байсан.
Жаботинский болон түүний эргэн тойронд бий болсон хамтран ажиллагсдын ажлын гайхалтай шинж чанар нь химийн туршилт, физикийн бүртгэлийн аргууд, математик загвар бүтээх хослол байв. Дифференциал тэгшитгэлийн системийн эдгээр загваруудад кинетик тогтмолуудыг туршилтын өгөгдлөөр орлуулсан. Үүний дараа чичиргээний туршилтын бичлэгийг компьютерийн загварчлалаар олж авсан муруйтай харьцуулах боломжтой болсон.
Дараа нь компьютерууд том хэмжээтэй, тохиромжгүй байсан тул өгөгдлийг цоолбортой соронзон хальс эсвэл цоолбортой картууд дээр оруулдаг байв. Гэхдээ энэ нь урам зоригийг бууруулсангүй.
1963 он гэхэд Белоусовын урвалыг судлах чанарын үндсэн үе шат дууссан. Докторант Жаботинский нийтлэл бичих ёстой байв. Тэгээд тэр гайхалтай анхны нийтлэл бичсэн. Зохиогчдын талаар байгалийн асуулт гарч ирэв.
Нийтлэлийг нэг Жаботинскийн гарын үсгээр нийтлэв. Энэхүү нийтлэл нь гэнэтийн нөлөө үзүүлсэн тул хүн төрөлхтнийг биширч байсан энэ урвалыг Белоусов, Жаботинскийн нэрээр нэрлэжээ.
"Шинжлэх ухааны нийгэмлэг" нь хэлбэлзлийн горим нь зөвхөн боломжтой төдийгүй хими, биохимийн шинжлэх ухаанд заавал байх ёстой бөгөөд нэлээд түгээмэл байдаг гэдгийг ойлгоход аажмаар шингэсэн. Би ялангуяа биологийн цагийн үзэгдлийг тэдэнтэй хамт тайлбарлахын тулд биохимийн чиглэлээр олж мэдэхийг хүссэн.
Семинар дээр хэлбэлзлийн онолын үүднээс хэлбэлзлийн биохимийн урвалын өндөр магадлалыг нотолсон. Физикийн хүрээлэн 1959 онд ЗХУ-ын ШУА-д аспирантур И.Е.Тамма Д.С.Чернавский үг хэлжээ. Одоо онол, ойлголт нь феноменологийн өмнө байх нөхцөл байдал аль хэдийн үүссэн. Биохимийн систем дэх хэлбэлзлийн нээлтийг хүлээж байсан.
1964 оны намар Шанс фосфофруктозын киназын урвалын чичиргээний кинетикийн тухай өгүүлэл нийтлэв. Биохимид хэлбэлзлийн горимыг судлах үсрэлт эхэлсэн. Ийм хэвлэлийн тоо жил ирэх тусам нэмэгдсээр байна.
1966 онд 3-р сард Хими, биохимийн тербеллийн процессуудын тухай Бүх Холбооны анхны симпозиум хуралдав. Энэ бол шинжлэх ухаанд бүрэн түүхэн үйл явдал юм. Учир нь биологийн хэлбэлзлийн процессууд: биологийн цаг, зүрхний үйл ажиллагаа, гэдэсний гүрвэлзэх хөдөлгөөн, тэр ч байтугай популяцийн хэмжээ зэрэг бүх төрлийн процессууд бүгд ижил ялгаатай тэгшитгэлүүд юм. Физикчид үүнийг манай Пущино төв болон Биофизикийн хүрээлэнгийн гол амжилтын нэг гэж үзсэн. Д.А.Франк-Каменецкий симпозиумын ажилд идэвхтэй оролцож, И.Е.Сальников, Б.В.Вольтер нар илтгэл тавьж, Д.С.Чернавский болон түүний хамтрагчид Ю.М. түүний анхны бүтээлүүд Е.Е. А.М.Жаботинский болон түүний хамтран зохиогч М.Д.Корзухин, В.А.Вавилин нарын илтгэлүүд гол байр суурийг эзэлэв. Борис Павлович Белоусов симпозиумд оролцохоос татгалзав.
1967 оны 1-р сард "Хими ба биологийн систем дэх хэлбэлзлийн процессууд" ном хэвлэгджээ.
Симпозиум болохын өмнөхөн бас нэгэн чухал үйл явдал болсон. ЗСБНХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн ерөнхийлөгч Мстислав Всеволодович Келдыш Белоусовын хариу үйлдлийн талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсчээ. Тэрээр маш онцгой хурдтай, гайхалтай мэдлэгтэй хүн гэдгээрээ алдартай байв. Төвлөрсөн, гунигтай, ийм леонин үрчлээстэй нүүр.
Жаботинский мөн чанарыг товч тайлбарлав: Хэрэв тэд удаан хугацаанд ярьвал Келдыш уурлав. Шилэн савны хэлбэлзэл байсан, бид Келдышийн хувьд үүнийг хангалттай гэж бодсон ч тэр шилэн аяга руу ууртайгаар хараад: "Чи надаас хамгийн чухал зүйлээ нууж байна уу?" Мөн хамгийн чухал нь доод хэсгээс эхэлж дээшээ гарсан өнгөт долгионууд байв. Келдыш бол чичиргээний орон зайн нөлөөллийн мэргэжилтэн байв. Жаботинский мэдээжийн хэрэг орон зайн долгионыг анзаарсан боловч тэр үүнийг хараахан олж мэдээгүй байсан тул Келдышэд тэдний талаар хэлэхгүй байхаар шийджээ. Гэхдээ тэнд байгаагүй! Тэд зүгээр л өөрт нь хэлэхийг хүсээгүй гэж Ерөнхийлөгч маш их уурлав... Энэ үг туйлын чухал байлаа. Тэгээд Белоусов ч үүнийг харсан гэдгийг бид олж мэдэв. Тэр ч байтугай колбыг "тахө" гэж нэрлэдэг байсан. Тэгээд би үүнийг хамгийн чухал зүйл гэж бодсон.
Симпозиумын дараа Жаботинский долгионы тархалтыг судлахад анхаарлаа хандуулав. Уусмалын оптик нягтрал багатай тул ажил маш хэцүү болсон. Энэ үед А.Н бүлэгт элсэв. Зайкин нар олон удаа сканнердах замаар сул дохиог хуримтлуулах чадвартай телевизор ашиглахаар шийджээ. Үйлдвэрийн телевизийн суурилуулалтыг авах боломжгүй байсан. Ажил зогссон. Мөн төмрийн-фенантролины цогцолборыг хэн ч санасангүй.
Орон зайн нөлөөлөл, идэвхтэй орчинд долгионы тархалт нь шинэ гайхалтай боломж, аналогийг нээж өгсөн. Мэдрэл, зүрхний синцитиум, ерөнхийдөө "идэвхтэй орчин" -д өдөөх нь ижил төстэй байдлаар тархдаг. BZ урвал нь "үйл ажиллагааны сансарт орж", сурах бичигт нэвтэрч, синергетикийн шинэ шинжлэх ухааны хамгийн тод объектуудын нэг болжээ.
ДҮГНЭЛТ
Тэгэхээр Белоусовын нээсэн урвалын ач холбогдлыг хэтрүүлсэн гэж үү? Огт үгүй. Түүний нас барсны дараах алдар нэр шударга гэж үү? Ямар ч эргэлзээгүйгээр. Энэ нь бараг гурван зууны турш эдгээр асуудлыг судалж ирсэн олон судлаачдын гавьяаг өчүүхэн төдийлөн үгүйсгэхгүй.
Хүн төрөлхтөн Борис Павлович Белоусовын тухай сурч байх хооронд түүнийг институтээс хөөсөн ... "тэр хөгшин, байнга өвддөг тул" гэж хэлэх ёстой. Тэр үнэхээр өндөр настай байсан ч түүний бүтээлч үйл ажиллагаа маш өндөр хэвээр байв. Тэрээр лабораторгүй амьдрахыг тэвчиж чадалгүй 1970 оны 6-р сарын 12-нд нас баржээ.
Жаботинский 1974 онд докторын зэрэг хамгаалахад өрсөлдөгч нь агуу хүн, Академич Рем Викторович Хохлов хэлэхдээ: "Өөрийн хэлбэлзэлтэй адилтгаж, идэвхтэй орчинд долгионы тархах процессыг авто долгион гэж нэрлэж болно." Хохловын нэр томъёо гацсан. Орон зайн нөлөөнд голчлон зориулагдсан шинжлэх ухааны энэхүү шинэ хэсгийг зүрхэнд болон ерөнхийдөө Кринский-Иваницкийн "идэвхтэй мэдээллийн хэрэгсэл" -д өдөөх долгионы тархалтын судалгаатай хослуулсан. Жаботинский, Кринский, Иваницкий, Зайкин нар хоорондоо нягт уялдаатай баг байгуулагдсан. Тэгээд энэ дөрөв юмыг цааш нь хөдөлгөв.
Лениний шагналын санаа төрсөн. Белоусов өргөдөл гаргагчдын жагсаалтад байгаагүй. Гэвч Нобелийн шагналаас ялгаатай нь Лениний шагналыг нас барсны дараа олгодог байв. Борис Павлович нас барсны дараа Лениний шагнал хүртжээ. Энэ нь түүнийг нас барснаас хойш арван жилийн дараа буюу 1980 онд болсон юм.
НОМ ЗҮЙ
- М.Жаботинский. Химийн хэлбэлзэл ба долгионы түүх, CHAOS 1(4), 1991, 379-385
Салников И.Е., "Химийн өөрөө хэлбэлзлийн онолын гарал үүслээр", Sat. "Системийн динамик. Динамик ба оновчлол". Их дээд сургууль хоорондын шинжлэх ухааны нийтлэлийн цуглуулга. Нижний Новгород, 1992 он
Белоусов Б.П., 1958 оны цацрагийн анагаах ухааны хураангуйн цуглуулгад "Үе үе ажилладаг урвал ба түүний механизм". - М.Мэдгиз, 1959, 145-147-р тал.
Белоусов Б.П., "Үелэх урвал ба түүний механизм". "Тархалт бүхий систем дэх автомат долгионы процессууд" Sat. шинжлэх ухааны tr. Эд. М.Т. Нүгэлт. Горький. муж ун-т, Горький, 1981. 176-186 тал.
Жаботинский A.M. "Уусмал дахь малоны хүчлийн исэлдэлтийн үечилсэн явц (Белоусовын урвалын кинетикийн судалгаа)", Биофизик, 1964, 9-р боть 306-311 хуудас.
"Биологийн болон химийн систем дэх хэлбэлзлийн процессууд". Биологийн болон химийн систем дэх осцилляцийн үйл явцын талаархи Бүх холбооны симпозиумын эмхэтгэл. Пущино-он-Ока, 1966 оны 3-р сарын 21-26, Ред. Шинжлэх ухаан, M. 1967
Жаботинский А.М., "Баяжуулалтын өөрөө хэлбэлзэл" М.Наука, 1974, 178 х.22.
Wolter B.V. "Химийн чичиргээний тухай домог ба үнэн түүх", Мэдлэг-Хүч, 1988, No4, 33-37-р тал.
Шнол С.Е., В.А.Коломбет, Н.В.Удалцова, В.А.Намиот, Н.Б.Бодрова "Хэмжилтийн үр дүнгийн салангид тархалтын зүй тогтлын тухай. (Космофизикийн талууд)" Биофизик, 1992, 34-р боть, 3-р дугаар, 467-48-р тал.
Хүмүүс бага наснаасаа химийн шинжлэх ухаанд, яг л эмэгтэй хүн шиг дурладаг. Бодисын олон өнгийн хувиргалтын гоо үзэсгэлэнгээс болж эсвэл гэртээ хийсэн тэсрэх бодисын гайхалтай дэлбэрэлтээс болж тэд дурладаг. Би агуу химич, тэдний гайхамшигт нээлтийн тухай түүхийг ярихыг хүсч байна. Энэ түүхэнд бүх зүйл тэсрэх бодисоор эхэлж, нүд, сэтгэлийг гайхшруулсан гоо үзэсгэлэнгээр төгсдөг.
Тиймээс 1905 онд 12 настай Москвагийн иргэн Борис Белоусов ах нарынхаа хамт тэсрэх бодис үйлдвэрлэсэн хэргээр шоронд хоригджээ. Энэхүү тэсрэх бөмбөгийг босогч Пресня дахь дайчид болон дайчид ашиглаж байсан гранатуудаар дүүргэсэн байв. Орчин үед энэ химийн семинарыг террорист халдлагад бэлтгэх гэж нэрлэдэг байв. Залуус Белоусовын гэр бүлийн амьдардаг том байшингийн мансарда дээр аюултай (бүх утгаараа) туршилт хийсэн. Гэр бүл ядуу байгаагүй. Аав банкны ажилтан хийдэг байсан.
Энэ хэрэгт ах дүү Белоусовын таван хүний дөрөв нь холбоотой байв. Ах дүүсийг хувьсгалт үйл ажиллагаанд сурталчилж байсан хамгийн том, арван долоон настай Александр цагдаагаас зугтаж чадсан юм. Арван зургаан настай Сергей баатарлаг байдлыг харуулсан: баривчлагдах үедээ тэрээр өөрийгөө хуурамч нэрээр нэрлэжээ. Өөрийг нь тайзан дээр дагаж яваад эцэст нь Сибирьт нас барсан хүүгээс илүүтэйгээр түүнийг баривчлахаас хамгаалсан тэр нөхөр хувьсгалт үйл хэрэгт илүү хэрэгтэй байв. Насанд хүрээгүй Владимир, Борис Белоусов нарыг Сибирь рүү илгээх ёстой байв. Гэвч жандармууд залуу хувьсгалчдын эхэд цагаачлах илүү хялбар сонголтыг санал болгов. Гэр бүлээрээ Швейцарь руу нүүжээ.
ЗХУ-ын үед Цюрих дэх Оросын цагаачдын колонид амьдарч байсан Борис Белоусов Ленинтэй өөрөө шатар тоглодог байсан гэсэн домог дэгдээх байсан. Бидний удирдагчдыг үл хүндэтгэсэн цаг үед бусад нарийн ширийн зүйлс гарч ирдэг. Б.Белоусов Ленин бодлогогүй тоглож, ялахыг хүссэн сэтгэл зүйн дарамтыг үл тоомсорлож байсныг дурсаж, дайсныг дэлхийн үнэ цэнтэй гэж зэмлэж байв. За, нэрт их мастер О.Бендерийн түүхийг санахгүй байхын аргагүй!
Ласкер бүдүүлэг зүйлд хүрч, түүнтэй тоглох боломжгүй болсон. Тэрбээр өрсөлдөгчдөө тамхи татдаг. Тэгээд зориуд хямдхан тамхи татдаг болохоор утаа нь муухай болдог. Шатрын ертөнц хямарч байна.
Гэсэн хэдий ч, Борис Павлович Белоусов (1893 - 1970)үүгээр түүний хувьсгалт үйл ажиллагаа дууссан. Тэрээр 1917 он хүртэл эсвэл түүнээс хойш большевик намд элсээгүй. Тэгээд тэр алдарт Цюрихт оров Политехникийн дээд сургууль, тэр 1914 онд дуусгасан.
Цюрихийн Политехникийн Их Сургуулийн хичээл үнэ төлбөргүй байсан ч дипломын төлбөрийг төлөх ёстой байв. Мөнгөний хомсдолоос болж Борис Белоусов диплом худалдаж аваагүй бөгөөд 1914 онд сурч байсан курсийнхээ гэрчилгээтэй Орос руу буцаж ирэв.
Дэлхийн нэгдүгээр дайн эхлэхэд тэр залууг гайхалтай туранхай байсан тул цэрэгт татаагүй. Тэгээд тэр мэргэжлээрээ, Москва дахь Рогожская заставагийн ойролцоох Гоужон металлургийн үйлдвэрийн химийн лабораторид ажиллахаар явсан. ЗХУ-ын үед энэ үйлдвэрийг "Алх ба хадуур" гэж нэрлэжээ.
Гоужон үйлдвэрийн химийн лаборатори Оросын нэрт химичийн ивээлд байсан Владимир Николаевич Ипатиев (1867 - 1952)Ашиг сонирхлын өргөн цар хүрээ, суут ухаанаар Д.И.Менделеевтэй харьцуулсан. Гэхдээ Орост түүний нэр бараг мэдэгддэггүй. Яагаад? Тийм ээ, яагаад гэвэл 1930 онд гадаадад байхдаа Үйлдвэрийн намын үйл явц эхэлсэнтэй танилцаж, эх орондоо ирэхгүй байх нь дээр гэж үзсэн. Пролетарийн засгийн газар эцэст нь "мэргэжилтнүүд" -тэй харьцахаар шийдсэн гэж Ипатиев үнэхээр үндэслэлтэй гэж үзэж байв. Энэ задралд тэрээр, хаадын жанжин асан, академич байсан ч, Ленин түүнийг "манай химийн аж үйлдвэрийн тэргүүн" гэж нэрлэсэн ч пролетарийн хамгаалалтын дээд хэмжүүр болох ганц л зүйл гэрэлтэж байв. В.Н.Ипатиев Чикаго руу явж, тэндхийн нэгэн их сургуульд багшилж эхэлсэн. Тэрээр нефтийн химийн чиглэлээр ажиллаж, АНУ-д энэ салбарыг үүсгэн байгуулжээ.
Яагаад Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед В.Н.Ипатиев дэслэгч генерал цолоор шагнагджээ хааны арми? Учир нь тэрээр Артиллерийн ерөнхий газрын Химийн хорооны даргаар ажиллаж, сум, химийн зэвсгийн үйлдвэрлэлийг удирдаж байсан. Ипатиер энэ хэрэгт Гоужон үйлдвэрийн лабораторийн нэгэн чадварлаг залууг холбожээ. Түүнээс хойш олон жилийн турш Б.П.Белоусов "хаалттай" сэдвүүдийг хөндөж байв. Түүний хийн маскыг сайжруулж, хийн анализатор бүтээх ажлыг олон нийт мэддэггүй. 1933 оноос хойш тэрээр Улаан армийн цэргийн химийн академийн багш байв. Гайхамшиг ч юм уу, үгүй ч юм уу, Б.Белоусов хичээнгүй шийтгэх “эрх баригчид” хошууч болон түүнээс дээш цэргийн бараг бүх хүмүүсийг хагалж, хагалж байсан он жилүүдийг даван туулж чадсан юм. Тэгээд ч 1938 онд хошууч генерал цолтойгоор тэтгэвэртээ гарсан. Агуугийн дараа Эх орны дайнБелоусов нууц эмнэлгийн хүрээлэнгийн лабораторийн эрхлэгчээр ажиллаж, хор судлалын чиглэлээр ажиллаж, цацрагийн өвчинтэй тэмцэх арга замыг хайж байв.
Борис Павлович энд л Зөвлөлтийн хүнд суртлын гайхамшгийг олж харсан юм. Лабораторийн эрхлэгч дээд боловсролын дипломгүй байсныг боловсон хүчний хэлтэс гэнэт олж мэдэв. Тэд Белоусовыг огцруулж зүрхэлсэнгүй, харин ахлах лаборантийн албан тушаалд шилжүүлэв. Мэдээжийн хэрэг, лабораторийн эрхлэгчийг үүрэг хариуцлагаас чөлөөлөхгүйгээр. Гэсэн хэдий ч хүрээлэнгийн захирал Борис Павловичийн талд байсан. Тэрээр Сталинд хаягласан санамж бичиг бичиж, удирдагч нь тогтоол гаргажээ: Белоусов даргын албан тушаалыг хашиж байхад түүнд лабораторийн эрхлэгч, шинжлэх ухааны докторын цалин өг.
Түүнд дэлхийн алдар нэрийг авчирсан гол нээлтийг Б.П.Белоусов 58 настайдаа хийсэн юм. Шинжлэх ухаанд ховор тохиолдол. Тэтгэвэрт гарахаас холгүй, ямар нээлтүүд байдаг вэ?
Энэ үед биохимид хэлбэлзлийн урвал гэж нэрлэгддэг урвалууд нээгдэв. Схемийн хувьд эдгээр урвалууд иймэрхүү харагдаж байна. Нэг саванд дор хаяж хоёр урвал нэгэн зэрэг явагдана. Түүнээс гадна эхний урвалын бүтээгдэхүүн нь хоёр дахь урвалын анхны урвалж болно. Хариуд нь хоёр дахь урвалын бүтээгдэхүүн нь эхний урвалын анхны урвалж болно. Энэ тохиолдолд юу болох ёстой вэ? Эхэндээ эхний урвалын хурд өндөр байх боловч цаг хугацаа өнгөрөх тусам эхний урвалжуудын концентраци буурах тул түүний явц удааширна. Үүний зэрэгцээ хоёр дахь урвалын хурд нэмэгдэж эхэлнэ - эцэст нь түүний анхны урвалжуудын тоо, эхний урвалын бүтээгдэхүүн нэмэгдсэн байна. Хоёр дахь урвал явагдах тусам түүний анхны урвалжууд шавхагдаж, урвал удааширч, харин одоо эхний урвал дахин хурдсах болно - эцсийн эцэст энэ нь анхны урвалжуудтай болсон. Гэх мэтээр хязгааргүй. Урвалжийн концентраци байнга хэлбэлзэж байх болно - дараа нь нэмэгдэж, дараа нь буурна. Тиймээс урвалуудыг хэлбэлзэл гэж нэрлэдэг.
Борис Павлович ижил хэлбэлзлийн урвалыг гаргаж ирсэн боловч органик бус бодисоор үргэлжлүүлэв. Ийм хариу үйлдэл нь хэрэгжүүлэхэд хялбар, судлахад хялбар байсан. Энэ нь зүгээр л ид шид мэт харагдаж байсан, ялангуяа урвалыг шингэний нимгэн давхаргад, жишээлбэл, Петрийн аяганд хийж байгаа бол. Үүний зэрэгцээ концентрацийн өөрчлөлтийн долгион нь гадаргуугийн дагуу урсаж, хачирхалтай, байнга өөрчлөгддөг хэв маягийг бүрдүүлдэг. Амьсгалахын аргагүй үзэсгэлэнтэй дүр зураг!
Гэсэн хэдий ч 1951 онд, дараа нь 1955 онд Борис Павлович химийн нэр хүндтэй сэтгүүлд илгээсэн нийтлэлд шүүмжлэгчид "Ингэж болохгүй, учир нь ийм байж болохгүй!" гэсэн нэг хариултыг өгчээ.
Амьдралын хувьд наснаасаа залуухан, бүдүүлэг хүн шүүмжлэгчийг эсэргүүцэж магадгүй юм. Өгүүлэлд дурдсан үзэгдэл болж байгааг харуулсан акт гарга. Эцэст нь, үнэнч бус тоймчдод бүх зүйлийг харуулахын тулд колбо, урвалж бүхий редакцид ирээрэй. Гэвч генерал Белоусов өөрийгөө тэмээ биш гэдгээ нотлохыг өөрийн нэр төрөөс доогуур үнэлэв. Хэдийгээр тэр нээлт дээрээ үргэлжлүүлэн ажилласан.
Профессор С.Е.Шнол Б.П.Белоусовын гайхалтай нээлтийн талаар мэдээгүй бол энэ нь хэрхэн дуусах байсан нь тодорхойгүй байна. Сурасны дараа тэрээр нээгчийг хайж эхэлсэн бөгөөд энэ нь тийм ч амар ажил биш байсан - эцэст нь Белоусов "хаалттай" хүрээлэнд ажиллаж байсан бөгөөд бидний харж байгаагаар олон нийтийн шинжлэх ухааны сэтгүүлд нийтлэх оролдлого бүтэлгүйтсэн. . Гэвч эцэст нь С.Е.Шнол Б.П.Белоусовыг олж, түүнээс урвалыг хэрхэн яаж хийх вэ гэсэн жор бүхий цаас авчээ.
Б.П.Белоусов хамтран ажиллахаас татгалзаж, С.Е.Шнолд нэгэн гайхалтай хэллэгийг хэлэв. "Би шинэ найз нөхөдтэй болох боломжгүй, хүсэхгүй байна. Миний найзууд үхсэн эсвэл үхсэн", профессор маш сайн физикч, математикчийг хэлбэлзлийн урвалын асуудлаар "тогтоосон" Анатолий Маркович Жаботинский (1938 - 2008). А.М.Жаботинский болон түүний хамтран зүтгэгчид Б.П.Белоусовын урвалын явцад тохиолддог химийн процессуудын математик загвар, эдгээр процессыг бүртгэх физик багаж, үр дүнг боловсруулах, урвалын кинетик коэффициентийг тооцоолоход компьютер ашигласан. Одоо "Гэхдээ яаж өөр юм бэ?". Гэхдээ тэр жилүүдэд компьютерийг "цахим компьютер" гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд үүндээ нийцүүлэн хардаг байв. Ган шүүгээнүүд нь агааржуулагчтай том өрөөнд байрладаг бөгөөд шалыг дээшлүүлсэн бөгөөд доор нь олон миль цахилгаан кабель татсан байв. Мэдээллийг цоолбортой карт эсвэл цоолбортой соронзон хальснаас оруулж, хэвлэмэл хуудасны урт цаасан дээр "хуудас" дээр харуулав. Үнэхээр ухаалаг уурын хөдөлгүүрүүд! Үүний зэрэгцээ хамтын хэрэгцээнд зориулагдсан машинууд. Тиймээс нарийн төвөгтэй химийн урвалыг дуурайлган хийх компьютер ашиглах нь бас шинэ зүйл байв.
1964 онд А.М.Жаботинскийн судалгааны үр дүнг нэгтгэсэн нийтлэл хэвлэгджээ. Энэхүү нийтлэлийн ач холбогдол нь химийн урвалын тербеллийн чиглэлээр Зөвлөлтийн шинжлэх ухааны тэргүүлэх чиглэлийг тодорхойлсон явдал юм. Жилийн дараа энэ сэдэв маш их моод болж, энэ сэдвээр бичсэн нийтлэлүүдийн тоо хэдэн зуун болж эхлэв. Белоусов-Жаботинскийн урвал дэлхийд алдартай болсон. Англиар үүнийг BZ урвал гэж нэрлэдэг.
Зарчмын хувьд хэлбэлзлийн урвалын нээлт нь Нобелийн шагналыг хүртэх ёстой байв. Гэхдээ тэдний хэлснээр "хөрт нь өөрөөр унасан". 1980 онд хэд хэдэн эрдэмтэн - физикч, химич Лениний шагнал хүртсэн нь тодорхой нөхөн олговор гэж үзэж болно. Борис Павлович Белоусовыг нас барсны дараа шагнасан.
Хэрэгтэй холбоосууд:
- гайхалтай
Олон тооны хэлбэлзэлтэй химийн болон биохимийн урвалуудын дотроос хамгийн алдартай нь Оросын эрдэмтэн Б.П. Белоусов (1958).
Эдгээр урвалыг судлахад А.М бас асар их хувь нэмэр оруулсан. Жаботинский, үүнтэй холбогдуулан тэд дэлхийн уран зохиолд "BZ-реакци" (Белоусов-Жаботинскийн урвал) нэрээр алдартай. Белоусов-Жаботинскийн урвал нь урвалжийн концентрацийн орон зайн жигд бус хуваарилалт, нөхөөсийн тархалт, спираль долгион болон бусад автомат долгионы процессыг багтаасан өөрийгөө зохион байгуулах үйл явцыг судлах үндсэн загвар болсон. Үүнийг дэлхийн олон зуун лабораторид янз бүрийн хэлбэрийн сав, суваг, сүвэрхэг орчин, температурын өөрчлөлт, гэрэл, цацрагийн нөлөөн дор янз бүрийн нөлөөллөөр судалж үзсэн.
B.P-ийн судалсан урвалд. Белоусовын хэлснээр гол үе шат бол хүчиллэг орчинд бромат ион BrO - 3-тай малоны хүчлийг исэлдүүлэх явдал юм. Процесс нь Ce 3+ ба Ce 4+ гэсэн хоёр хэлбэртэй церийн катализаторын оролцоотойгоор явагдана. 1958 оны цацрагийн анагаах ухааны хураангуйн цуглуулгад хэвлэгдсэн "Үе үеийн урвал ба түүний механизм" өгүүллийн бүрэн эхийг (Белоусов 1958) номонд өгсөн болно (Field and Burger 1988). B.P. өөрөө Белоусов нээсэн урвалаа дараах байдлаар тайлбарлав.
"Дараах урвал нь урвалын холимогт явагдах үед тодорхой дарааллаар эрэмблэгдсэн хэд хэдэн далд исэлдэлтийн процессууд явагддаг бөгөөд тэдгээрийн аль нэг нь бүхэл бүтэн урвалын хольцын өнгө түр зуурын тодорхой өөрчлөлтөөр үе үе илэрдэг нь гайхалтай юм. авсан. Хэрэв урвалын уусмалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тодорхой хэмжээгээр, зохих ерөнхий шингэрүүлэлтээр авсан бол энэ өнгөний өөрчлөлт нь өнгөгүйгээс шар, эсрэгээр нь тодорхойгүй хугацаагаар (нэг цаг ба түүнээс дээш) ажиглагддаг. Жишээлбэл, 10 мл усан уусмалд өнгөний өөрчлөлтийг үе үе ажиглаж болно: нимбэгийн хүчил 2.00 г, церийн сульфат 0.16 г, калийн бромат 0.20 г, хүхрийн хүчил (1: 3) 2.00 мл. Нийт 10 мл хүртэл ус хийнэ.
Броматыг иодоор, нимбэгийн хүчилийг малоник эсвэл бромомалоны хүчилээр сольсон энэ урвалын аналогт хэлбэлзэл ба автомат долгионы процессыг ажиглаж болно. Церийн оронд бусад олон шилжилтийн металлыг катализатор болгон ашиглаж болно. Фенантролинтай нэгдэлд Fe ион агуулсан ферроин-ферриний системийг ихэвчлэн Fe (II) → Fe (III) шилжилт нь улаанаас цэнхэр хүртэл өнгөний өөрчлөлт дагалддаг тул жагсаал хийхэд ашигладаг. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг органик нэгдэл бол малоны хүчил HOOCCH 2 COOH юм.
Туршилт
Хаалттай саванд эрчимтэй хутгах үед индукцийн богино хугацааны дараа концентрацийн хэлбэлзэл үүсдэг. Туршилтын ердийн муруйг Зураг дээр үзүүлэв. нэг .
Цагаан будаа. нэг.Платин электрод (а) ба бромид ионуудын гүйдлийг бүртгэж буй электрод (b) -аас авсан туршилтаар ажиглагдсан уншилтууд. Урвалжийн анхны концентраци: = 6.25·10 -2 М; [малоны хүчил] = 0.275 М; = 2 10 -3 M. Электрод дахь хамгийн их хэлбэлзлийн далайц нь 100 мВ бөгөөд энэ нь концентрацийн 100 дахин өөрчлөлттэй тохирч, хэлбэлзлийн хугацаа 1 минут орчим байна (Грэй, Скотт, 1994)
Хэлбэлзлийн эхлэл нь "хатуу өдөөлт" шинж чанартай байдаг. Систем нь дэд критик Андронов-Хопф салаагаар дамждаг. Платин электрод дээр бичигдсэн ионы концентрацийн хэлбэлзэл нь тогтмол далайцтай байдаг. Бромид электрод нь далайцын өсөлтийг бүртгэдэг, түүний хамгийн их утга нь ионы концентрацийн зөрүүтэй хоёр дарааллаар тохирч, хэлбэлзлийн хэлбэр нь цаг хугацааны явцад бага зэрэг өөрчлөгдөж, 1.5 цагийн дараа хугацаа 2 минут хүртэл нэмэгддэг. Үүний дараа хэлбэлзлийн далайц аажмаар буурч, жигд бус болж, маш удаан алга болдог.
Ажиглагдсан үйл явцын анхны загварыг А.М.Жаботинский санал болгосон. Түүний авч үзсэн урвалын мөчлөг нь хоёр үе шатаас бүрдэнэ. Эхний үе шат (I) нь гурвалсан цериумыг броматаар исэлдүүлэх явдал юм.
Хоёр дахь үе шат (II) нь дөрвөн валент цериумыг малоны хүчлээр бууруулах явдал юм.
I үе шатанд үүссэн броматын бууралтын бүтээгдэхүүнүүд нь броминатын UA. Үүссэн МК-ийн бромо деривативуудыг тусгаарлах замаар устгадаг. Бромид нь урвалын хүчтэй дарангуйлагч юм. Өөрөө хэлбэлзэх урвалын схемийг чанарын хувьд дараах байдлаар тодорхойлж болно. Системд ионууд байг. Тэд I урвалын Y бөөмстэй харилцан үйлчлэлцдэг формацийг (II үе шат) катализатор болгож, системээс зайлуулдаг. Хэрэв концентраци хангалттай өндөр байвал I урвал бүрэн хаагдсан байна. II урвалын үр дүнд ионуудын концентраци босго утга хүртэл буурах үед концентраци буурч, улмаар I урвалын бөглөрөл арилна. I урвалын хурд нэмэгдэж, концентраци нэмэгддэг. Дээд босго утгад хүрсэн үед концентраци нь мөн өндөр утгыг хүрдэг бөгөөд энэ нь дахин I. урвалыг хаахад хүргэдэг (Зураг 2).
Цагаан будаа. 2.Малоны хүчил (MA) исэлдэлтийн автокаталитик урвалын схем.
орон нутгийн загварууд. Урвалжийн концентрацийн цаг хугацааны зан байдал. Жаботинскийн загвар
Процессыг тодорхойлохын тулд В.М.Жаботинскийн санал болгосон загвар (Жаботинский, 1974) нь гурван хувьсагчийг агуулдаг: ионы концентраци ( х), I шатны автокатализаторын концентраци нь броматыг гипобромит болгон бууруулах завсрын бүтээгдэхүүн юм ( y) ба бромидын концентраци - I үе шатны дарангуйлагч ( z).
Процессын диаграммыг дараах байдлаар үзүүлэв.
Уг загварт церийн ионы нийт концентраци тогтмол байна: + = хамт. Автокаталитик урвалын хурд нь концентрацтай пропорциональ байна гэж үздэг. Хэмжээгүй концентрацийн загвар нь дараах хэлбэртэй байна.
хаана к 1 = кнэг - к 3 , мөн нэр томъёо к 6 (к 7 y - к 8) 2 хбосго утгууд байхаар эмпирик байдлаар сонгосон хзагвар дахь туршилтын утгатай тохирч байна.
Урвалын хурдны тогтмолуудын шатлалыг тооцоолох нь хувьсагчийн дифференциал тэгшитгэлийг солих боломжийг олгодог. zалгебрийн ба хэмжээсгүй хувьсагчдыг оруулсны дараа хоёр тэгшитгэлийн системд ирдэг.
Тэгшитгэлд (2) ε Энэ нь жижиг параметр тул чичиргээний хэлбэр нь тайвшруулах шинж чанартай байдаг. Системийн үе шатны зургийг Зураг дээр үзүүлэв. 3а. Зураг дээр. Зураг 3b-д Ce 4+ ионы хэмжээсгүй концентрацид харгалзах x хувьсагчийн хэлбэлзлийг харуулав.
Цагаан будаа. 3. a - системийн фазын зураг (2). Тасархай шугам нь тэг изоклиныг, зузаан шугам нь хязгаарын мөчлөгийг илэрхийлнэ. х- Ce 4+ ионы хэмжээсгүй концентраци. y- автокатализаторын хэмжээсгүй концентраци нь хурдан хувьсагч юм. b - Ce 4+ ионы концентрацийн кинетик - сулрах хэлбэлзэл. Н, М- хувьсагчийн хамгийн бага ба хамгийн том утга, Т 1 , Т 2 - Ce 4+ ионы концентраци нэмэгдэх, буурах хугацаа. Т- хэлбэлзлийн үе (Жаботинский, 1974)
Белоусов-Жаботинскийн систем дэх орон зай-цаг хугацааны горимууд
Жаботинскийн загварын сул тал нь хувьсагч байгаа явдал юм y- "автокатализатор" бөгөөд энэ нь ямар ч бодит химийн нэгдэлд тохирохгүй. Дараа нь BZ урвалын механизмыг тайлбарлах хэд хэдэн загварыг санал болгосон. Эдгээрээс хамгийн алдартай нь Филд, Кереш, Нойес нарын санал болгосон урвалын схем (Field., Koros et al. 1972) бөгөөд долоон завсрын бодис бүхий 10 урвалаас бүрддэг. Хожим нь Field and Noyes (Field. and Noyes 1974) Орегонатор хэмээх илүү энгийн схемийг санал болгосон бөгөөд үүнийг боловсруулсан Орегон (АНУ) их сургуулийн нэрээр нэрлэсэн. Урвалын схем дараах байдалтай байна.
Энд A, B нь эхлэлийн урвалжууд, P, Q нь бүтээгдэхүүнүүд, X, Y, Z нь завсрын бүтээгдэхүүнүүд: HBrO 2 нь бромын хүчил, Br нь бромидын ион, Ce 4+ юм.
Анхны урвалжуудын концентрацийг загварт өөрчлөгдөөгүй гэж үзнэ. Урвалжуудын концентрацид тохирох хувьсагчдыг жижиг үсгээр тэмдэглэж, массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу цаг хугацааны өөрчлөлтийн тэгшитгэлийг бичье.
Шууд урвалын хурдны тогтмолуудын тоон утгыг зохиогчид туршилтын өгөгдлөөр тооцоолсон. Тэдний утга:
[A] = [B] = 0.06М; к 1 = 1.34 М/с, к 2 = 1.6 10 9 М/с, к 3 = 8 10 3 М/с, к 4 = 4 10 7 М/с (5) Стихиометрийн хүчин зүйл еба тогтмол к 5 , урвалжуудын хэрэглээтэй холбоотой параметрүүд өөр өөр байв.
Oregonator загварын хэмжээсгүй хэлбэр нь дараах хэлбэртэй байна.
Хэмжээгүй концентраци энд байна: х - , y - , z- металлын ионы концентраци, параметр е 0 мужид авч үзнэ< е< 2 (Field and Noyes, 1974).
Систем (6) нь тэг хөдөлгөөнгүй төлөвтэй байж болно:
Энэ нь үргэлж тогтворгүй, нэг эерэг хөдөлгөөнгүй төлөв:
Энэхүү хөдөлгөөнгүй төлөвийн тогтвортой байдлын дүн шинжилгээ (Field and Noyes, 1974) нь шийдэл (8) тогтвортой байдлаа алддаг бүс нутгийг олох боломжтой болсон. Параметрийн хавтгайд зориулсан системийн салаалсан диаграмм е,к 5-г зурагт үзүүлэв. 4a, зурагт. 4 b нь хувьсагчийн хэлбэлзлийн хэлбэрийг харуулав. Параметрийн утгыг зургийн тайлбарт өгсөн болно.
Цагаан будаа. 4. a - Oregonator загварын (17.4, 17.6) эерэг суурин уусмалын (17.8) тогтвортой байдлын (A) ба тогтворгүй байдлын (B) муж. b - хувьсагчийн өндөр далайцтай хэлбэлзэл х. Параметрийн утга: с= 77.27, q= 8.375 10 -6 , w= 0.161 к 5 (Field and Noyes 1974).
Систем дэх параметрүүдийн харьцаа нь хувьсагчдын өөрчлөлтийн шинж чанарын үе шатлалтай байдаг. Зураг дээрээс. 4b мөн үүнийг харуулж байна хнь дифференциал тэгшитгэлийг алгебрийн тэгшитгэлээр сольж болох хурдан хувьсагч юм. Системийн (6) эхний тэгшитгэлийн баруун талыг тэгтэй тэнцүүлж үзвэл бид дараахь зүйлийг авна.
(9) тэгшитгэлээс бид олж авна хфункц болгон y:
(6) системийн хоёр ба гурав дахь тэгшитгэлд (10) илэрхийллийг орлуулъя, бид хоёр тэгшитгэлээс багасгасан "орегонатор" загварыг олж авна.
Систем (11) нь тогтвортой өндөр далайцтай хязгаарын мөчлөгтэй, дотор нь тогтворгүй бага далайцтай хязгаарын мөчлөгтэй байдаг (Ринзел ба Трой, 1982).
Яг ийм (эсвэл үүнтэй төстэй) хэлбэрээр Field-Noyes тэгшитгэлийн системийг олон зохиогчид тархсан урвалын тархалтын системийн орон нутгийн элемент болгон судалсан байдаг. Туршилтанд BZ урвалыг ажиглах боломжтой холбоотой янз бүрийн төрөлАвто долгионы горимууд, системийн параметрүүдэд үзүүлэх янз бүрийн төрлийн нөлөөллийг (жишээлбэл, үе үе) загвар дээр загварчилсан, хоёр хэмжээст ба гурван хэмжээст систем дэх горимуудыг харгалзан үзсэн болно. өөр төрлийнхил хязгаар.
Зураг дээр. 5 (a, b, c, d) нь Белоусов-Жаботинскийн урвалын үед Петрийн тавагны гадаргуу дээрх янз бүрийн горимуудын хөгжлийн дарааллыг харуулж байна. Хэрэв системийн орон нутгийн элемент нь хэлбэлзлийн шинж чанартай бол тархсан систем нь тэргүүлэх төвүүд (a), спираль долгион (c), орон зай-цаг хугацааны нарийн тархалт (b, d) -ийг харуулж чадна гэдгийг мэддэг.
Цагаан будаа. 5.Белоусов-Жаботинскийн урвал дахь орон зайн янз бүрийн горимууд. Цуврал зураг бүр (a-d) цаг хугацааны явцад үйл явцын дараалсан хөгжлийг харуулдаг (Жаботинский, 1975).
Гадны нөлөөллийн тусламжтайгаар эдгээр цогц бүтцийг цаг хугацаа, орон зайд хөгжүүлэхэд нөлөөлөх боломжтой юу гэсэн асуулт гарч ирнэ. Нөлөөлөл нь эцсийн болон завсрын бодисын урвалын бөмбөрцөгт орох хурдыг өөрчлөх, тогтмол ба үечилсэн гэрэлтүүлгийн янз бүрийн горим, өндөр энергитэй тоосонцор бүхий цацраг идэвхт цацрагаас бүрдэнэ. Ийм судалгаа практик ач холбогдолтой юм. Эдгээр нь автомат долгионы үйл ажиллагааг хянах арга замыг хайж олох боломжийг олгодог бөгөөд зүрхний идэвхтэй эд дэх спираль долгионы үйл ажиллагааны горимыг хайхад тусалдаг бөгөөд тэдгээрийн задрал нь фибрилляци үүсгэдэг. Үнэн хэрэгтээ, идэвхтэй мэдээллийн хэрэгслийн анхны аксиоматик загваруудад аль хэдийн (18-р лекцийг үз) хэрэв орчинд спираль долгион байгаа бол түүний "үзүүр" нь идэвхтэй бүсийн хил рүү гарах нь саармагжуулахад хүргэдэг болохыг олж мэдсэн. ийм давалгаа (Ivanitsky, Krinsky et al. 1978). Белоусов-Жаботинскийн урвал нь долгионы динамикийн хяналтыг судлах сайн туршилтын загвар юм.
Өөр өөр шинж чанартай нөлөөллийг судлахад BZ-урвалын янз бүрийн өөрчлөлтийг ашигладаг. Циклотроноос өндөр энергитэй α-бөөмийн нөлөөллийг Ce 4+ нэгдлүүдийн оронд фенантролин (фен)-тэй төмрийн Fe(II)-ийн нийлмэл ферроиныг ашигладаг системд судалж байна. Уусмалыг хялгасан судсанд цацрагаар цацах үед цацрагийн төвөөс эсрэг чиглэлд хуваагддаг хоёр хавтгай долгион ажиглагдаж байна. Уусмалыг Петрийн аяганд цацах үед уусмалын цацрагийн хэсэгт төвлөрсөн концентрацийн долгион үүсэх нь ажиглагддаг. Бүх урвалын эзэлхүүнийг бүхэлд нь цацрагийн нөлөөн дор авто долгионы процессыг бүрэн дарах нь ажиглагдаж байна (Лебедев, Приселкова нар 2005).
Туршилтын боломжийн үүднээс авч үзвэл, гэрлийн нөлөөллийн янз бүрийн протокол, бүхэл урвалын систем эсвэл түүний хэсгийг тогтмол гэрэлтүүлэх, янз бүрийн эрчимтэй тогтмол гэрэлтүүлэх, үе үе гэрэлтүүлэг гэх мэтийг ашиглах нь ялангуяа тохиромжтой. Гэрлийн нөлөөллийг хянах боломжтой болно. гэрэл мэдрэмтгий Ru( bpy) 3 2+ . Ерөнхийдөө урвалыг силикон гель нимгэн давхаргаар дүүргэсэн Петрийн аяганд хийж, BZ урвалд шаардлагатай урвалжуудыг нэмнэ. Ийм системд ялгаатай спираль долгион ажиглагдаж байгаа боловч нимгэн лазер туяаны үйлчлэл нь урд талдаа тасарч, хоёр спираль долгион үүсэхэд хүргэдэг (Зураг 6) (Muller, Plesser et al. 1986; Muller, Markus. болон бусад. 1988).
Цагаан будаа. 6.Белоусов-Жаботинскийн өдөөх урвалын нимгэн давхарга дахь спираль долгион, эсийн хэмжээ 9 кв. мм. (Muller, Plesser et al. 1986)
Спираль долгионы үзүүрийн траекторийн хяналт
Лабораторид проф. Стефан Мюллер (ХБНГУ-ын Магдебургийн их сургууль) нэгэн долгионы үзүүрийг Петрийн тавагны хилээс "авчрах", улмаар нэг спираль долгион болох "үзүүр"-ийн хувьслыг ажиглах боломжийг олгодог техникийг боловсруулсан. зөвлөмжүүд) нарийн төвөгтэй орон зайн хөдөлгөөнийг хийдэг бөгөөд замнал нь гэрэлтүүлгийн горимоос хамаардаг (Grill, Zykov et al., 1995).
Цагаан будаа. 7.Гэрэл мэдрэмтгий BZ урвалын туршилтаар олж авсан хоёр төрлийн спираль долгионы үзүүрийн траектори. Тогтворгүй траекторийн төвөөс (тасархай шугам) хэмжилтийн цэг хүртэлх зай (хөндлөн) a - 0.49 мм, b - 0.57 мм (Grill et al., 1995)
Тогтмол гэрэлтүүлгийн дор үзүүр нь дөрвөн "дэлбээ" бүхий циклоидыг дүрсэлдэг (Зураг 7, тасархай шугам). Спираль долгионы үзүүрийн замд гэрлийн импульсийн нөлөөг судалсан. Долгионы фронт тодорхой цэгт (7-р зурагт загалмайгаар тэмдэглэгдсэн) хүрэх үед эсвэл тодорхой заасан сааталтай үед импульс хийсэн.
Хоёр төрлийн горим ажиглагдсан. "Хэмжилтийн цэг" нь тасалдаагүй траекторийн төвд ойрхон байсан тохиолдолд хэсэг хугацааны дараа үзүүрийн хөдөлгөөн нь "хэмжих цэг" дээр төвлөрсөн асимптотик траектори руу шилжсэн бол үзүүр болон үзүүрийн байрлал хоорондын зай хэмжилтийн цэг нь циклоидын гогцооны хэмжээнээс хэтрээгүй (Зураг 7а). Санал хүсэлт байгаа нь синхрончлолд хүргэсэн - импульсийн гэрлийн нөлөөллийн хугацааг спираль долгионы үзүүр нь циклоидын нэг гогцоог дүрсэлсэн цагтай тэнцүү байна.
Хэмжилтийн цэг нь саадгүй траекторийн төвөөс харьцангуй хол байх тохиолдолд спираль үзүүр нь том радиустай тойрог дагуу 4 дэлбээтэй циклоидын шилжилттэй төстэй замыг дүрсэлсэн бөгөөд түүний төв нь дахин тэнхлэгт байрладаг. "хэмжих цэг". Хэмжилтийн цэгийн жижиг шилжилтийн хувьд хоёр горим хоёулаа тогтвортой байсан, өөрөөр хэлбэл тэд татагч юм. Хэмжилтийн цэгээр долгион өнгөрөх мөчтэй харьцуулахад гэрлийн импульс тодорхой хэмжээгээр саатсан тохиолдолд ижил төстэй үр дүн гарна. Циклоид хөдөлж буй "их тойрог" -ын радиус нь саатлын хугацаа нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.
Тогтмол гэрэлтүүлгийн үе үе модуляци хийснээр долгионы үзүүрийн хөдөлгөөний синхрончлол ба "үзүүр" -ийн шилжилт ажиглагдаж байна (Зураг 7а). Процессын математикийн тодорхойлолтод дараах загварыг ашигласан (Zykov, Steinbock et al., 1994):
Энд хувьсагчид байна у, vболон w HBrO 2, катализатор ба бромидын концентрацитай тохирч байна. Гишүүн ø Гурав дахь тэгшитгэлд Br - ионуудын гэрлийн өдөөгдсөн урсгалыг тусгана. е, qхэмжээсгүй параметрүүд юм. Хувь хүний урвалын хурдны тогтмолуудын үнэлгээ нь систем дэх үйл явцын түр зуурын шатлал байгааг харуулж байна.
έ <<ε<<1. (13)
Энэхүү тэгш бус байдлын биелэлт нь бромидын концентрацийг тооцоолох боломжийг бидэнд олгодог w"Маш хурдан хувьсагч" гэж энэ хувьсагчийн тэгшитгэлийн баруун талыг тэгтэй тэнцүүлж, удаашралтай хувьсагчийн концентрацийн хувьд түүний хагас суурин утгын илэрхийлэлийг ол:
Энэ илэрхийллийг системийн (12) нэг ба хоёр дахь тэгшитгэлд орлуулж, урвалжуудын тархалтыг харгалзан бид ийм өөрчлөгдсөн "орегонатор" загварын урвалын тархалтын төрлийн системийг олж авна.
Энд хувьсагчид байна уболон v HBrO 2 ба катализаторын концентрацид тохирно.
С.Мюллер, В.Зыков нарын бүлгийн (Zykov, Steinbock et al. 1994; Grill, Zykov et al. 1995) бүтээлүүдэд (15) системийг ашиглан системийн параметрүүдийг загвар дээр судалсан. туршилтанд ажиглагдсан горимуудыг хуулбарласан байдаг (Зураг 8).
Цагаан будаа. найм.Спираль долгионы үзүүрийн траекторийг загвар (15) дээр A = 0.01 нөлөөллийн далайц ба гэрлийн импульсийн "хяналтын гогцоо" дахь саатлын хугацаа τ өөр өөр утгууд дээр тооцоолсон. a - τ = 0.8; b - τ = 1.5 (Grill, Zykov нар, 1995).
Цагаан будаа. есөн.Параметрийн гармоник модуляцын янз бүрийн хугацаанд загвар (15) дээр тооцоолох туршилтын явцад олж авсан спираль долгионы үзүүрийн траекторын төрлүүд ø гэрлийн нөлөөнд мэдрэмтгий. Абсцисса нь модуляцийн үеийг, ордината нь модуляцын далайцыг харуулна. Тасалсан шугамууд нь үйлдлийн давтамжаар системийн байгалийн хэлбэлзлийн давтамжийг резонансын "барьж авах" бүс нутгийн хил хязгаарыг заана. би бол- спираль долгионы үзүүрийг дүрсэлсэн гогцоонуудын тоог гэрлийн нөлөөллийн модуляцын үеийн тоонд харьцуулсан харьцаа. T 0 нь гадны нөлөө байхгүй үед мушгиа үзүүрийн эргэлтийн байгалийн үе юм (Zykov, Steinbock et al., 1994).
Энэхүү загвар нь янз бүрийн далайц, үечилсэн гэрлийн модуляцын давтамж дахь спираль долгионы үзүүрийн үйл ажиллагааны боломжит горимуудыг судлах боломжийг олгодог. Замын төрлүүдийн ерөнхий дүр зургийг Зураг дээр нэгтгэн үзүүлэв. 9, энэ төрлийн системийн ерөнхий онолыг V.I. Арнольд болон ижил төстэй зан үйл ажиглагдаж буй газруудын схемийг "Арнольдын хэлүүд" гэж нэрлэдэг.
Белоусов-Жаботинскийн урвал дахь авто долгионы үйл явцын загвар судалгаа нь тархи, зүрх зэрэг амин чухал эрхтнүүдийн авто долгионы үйл явцыг хянах боломжийг судлахад чухал хувь нэмэр оруулсан. Дараачийн судалгаагаар энэ урвалыг зүрх судасны эмч нарын нэр томъёогоор миокардид үүсэх нь фибрилляци, янз бүрийн хэм алдагдалтай холбоотой спираль долгион үүсэх зэрэг олон төрлийн процессыг дуурайлган дуурайхад ашиглаж болохыг харуулсан. - зүрхний аюултай өвчин (Зураг 10)
Цагаан будаа. арав.Нохойн ховдол дахь гурван хэмжээст эргэдэг эргүүлэг (дахин орох) (a, b), загвар (Алиев ба Панфилов 1996) болон Белоусов-Жаботинскийн урвал, туршилт (в, г) (Алиев, 1994). Гурван хэмжээст загвар дахь эргэлтийн нарийн төвөгтэй хэлбэр нь ховдолын орчны нарийн төвөгтэй геометр ба анизотропиас үүсдэг.
Хагас зуун гаруй жилийн турш BZ урвалын туршилт, онолын судалгаа хийгдэж байна. Янз бүрийн төрлийн задралын бүтэц, хэлбэлзэлтэй тогтсон бөөгнөрөл, тогтсон долгион, орон нутгийн бүтэц болон бусад олон зүйлийг туршилтаар судалдаг. Энэ чиглэлийн шинжлэх ухааны өнөөгийн байдлыг Владимир Карлович Ванагагийн нэг сэдэвт зохиолд (Изд. IKI-RKhD, 2008) тусгасан бөгөөд Белоусовын сансар огторгуйд ажиглагдсан орон зай-цаг хугацааны гайхалтай бүтцийг хэрэгжүүлэх жишээ, програм хангамж бүхий CD-ийн хамт хавсаргасан болно. -Жаботинскийн урвал ба ижил төстэй системүүд.
Уран зохиол
Алиев Р.Р. болон Панфилов А.В. Зүрхний өдөөлтийг хоёр хувьсах энгийн загвар, Chaos. Шийдэл ба Фрактал, 7(3), 293-301, 1996
Талбай R., J., E. Koros, et al. Химийн систем дэх хэлбэлзэл. 2-р хэсэг. Бром-цери-малоны хүчлийн систем дэх түр зуурын хэлбэлзлийг нарийвчлан шинжлэх. Ж.Ам. Че. соц. 94, 8649-8664, 1972
Талбайн R.J. болон Нойес Р.М. Химийн систем дэх хэлбэлзэл. 4-р хэсэг. Бодит химийн урвалын загварт циклийн зан үйлийг хязгаарлах. J. Chem. Физик. 60, 1877-1944, 1974 он
Саарал П., Скотт С. Химийн хэлбэлзэл ба тогтворгүй байдал. Шугаман бус химийн кинетик/ Химийн олон улсын цуврал монографи. v. 21. Кларендон Пресс, Оксфорд, 1994
Grill S., Zykov V.S., et al. Эргэлтийн спираль долгионы санал хүсэлтийн хяналттай динамик. Физик тойм захидал 75(18), 3368-3371, 1995
Muller S.C., T. Plesser, et al.. "Хоёр хэмжээст спектрофотометр ба химийн хэв маягийн псевд-өнгөт дүрслэл." Натурвис. 73>, 165-179, 1986
Мюллер, С., М. Маркус, нар Хими, математикийн динамик хэв маягийг бүрдүүлэх. Дортмунд, Макс-Планкийн хүрээлэн. 1988 он
Zykov V.S., O. Steinbock, нар. "Спираль долгионы гаднах хүч." Эмх замбараагүй байдал 4(3), 509-516, 1994
Алиев Р.Р. Зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааг компьютер дээр загварчлах. Бямба гарагт. Мэдээлэл зүйн толинд анагаах ухаан. P. 81-100, М., Наука, 2008
Белоусов Б.П. Үе үе үйлчилдэг урвал ба түүний механизм. 1958 оны цацрагийн анагаах ухааны талаархи хураангуйн цуглуулга. М., с. 145, 1958
Ванаг В.К. Реактив задралын систем дэх задралын бүтэц. Эд. IKI-RHD. М.-Ижевск, 2008 он
Жаботинский A. M. "Баяжуулалтын өөрөө хэлбэлзэл". М., Наука, 1974
Жаботинский A. M., Otmer H., Field R. Химийн систем дэх хэлбэлзэл ба хөдөлгөөнт долгион. М., Мир, 1988
Иваницкий Г.Р., Кринский В.И., Селков Е.Е.. Эсийн математик биофизик. М., Шинжлэх ухаан, 1978
Лебедев В.М., Приселкова А.Б., бусад.. "30 МэВ энергитэй альфа бөөмсийн цацрагийн нөлөөн дор Белоусов-Жаботинскийн урвалын тэргүүлэх төвүүдийг эхлүүлэх." Preprint SINP MGU 31.797: 1-14. 2005)
Field R. and Burger M. (Edits). Химийн систем дэх хэлбэлзэл ба хөдөлгөөнт долгион. М., Мир, 1988
