Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
dR/dt = k[c- с'і(R)]
(10.162)
дс/dt = DV2C — AnniiR2 (dR/dt) + W
(10.163)
Ли которые распространялись вдоль трубки. Трубка, н которой происходило образование Ли, сканировалась снетоным лучом, ц светонронускапие служило индикатором содержания осадка
Типичные результаты показаны па рис. 10.20. H ряде опытов гель приготовлялся с некоторым количеством щавелевой кислоты, так что исходно появлялся однородный золь Ли. Таким образом, зародышеобразоваппе не является в данном случае существенной стадиен в формировании полос, как это было в модели образования полос гетнта, описанной в разд. 10.8.1. То, что наблюдалось, качественно согласуется с теорией конкурентного роста частиц. Описание наблюдений большого числа разнообразных явлении н их детальное сопоставление можно найти в работе [157], а для других систем — в работе [507].
В экспериментах другого типа излучалось старение однородного геля PbI2 в чашке Петри [291J. В итоге через какое-то время появлялась мозаичная картина из чередующихся прозрачных и заполненных золем областей. Авторы работ [157, 291] интерпретируют это как результат дестабилизации однородного геля конкурентным ростом частиц. При использовании преобра-мвашюго н цифровую форму сигнала телевизионного детектора і изменении пространственных корреляций количества осадка |см. рис. 10.21) было показано, что эти структуры возникают спонтанно [588. 746].
кс. I0.1Q Этлтх
Пространственная координата °
"Ь"Л'.ж1.ТМ0!Ш " """Дно однородном золе в соот-ірии конкурентного роста масгиц.
'¦¦'"'!'"'^«'«««ти одио-ролного золя, обусловленное „, ..,.,vcpa частиц. Даніїос явление не оппсьта-
Рис. 10.20. Регистрация светопропускания на сканирующем нефелометре [157J в системе щавелевая кислота — ионы золота в эксперименте типа экспериментов Лизеганга.
Виден "фронт помутнения. Последовательность профилей показывает, что"'вследствие неустойчивости фронта помутнения образование полос происходит не так, как предсказывает теория Оствальда —Прагера, а и соответствии с теорией конкурентного роста частиц. Числа, указанные на кривых, выражены в минутах (см. [157] и цитируемые там работы).
-0,5 L Пространственная координата
^hc 10.21. Корреляции в светопропускании при измерении содержания осадка, выделяющегося в тонком двумерном слое.
Ио.------ - . _ ... которой преобра-
обп частиц, исходно однородный золь оказыг
«разованию макроскопических осадочных структур.
14 Зак. 628
Глава 10. П. Ортолева, С. Шмиот
10.9. Волны БЖ и их взаимодействия с электрическим полем
Обычно волны Белоусова-Жаботинского (71, 141, 298, 674, 1004 1035 1040,1042] изображают движущимися слева направо (со скоростью С>0) из области высокой концентрации HBrO2 в низкой Br- в область высокой концентрации Br- и низкой МВгОг. В средней части волиы происходит окисление катализа-тора —нона металла (M"* = {Ce", Fe (phen)3\ ...}), а также разложение HBrO2 и сверхгенерация Br-. На пологом заднем фронте происходит медленное восстановление окисленного Катализатора M'"+1»+ и одновременное уменьшение концентрации Br- до исходной величины. Наглядное представление о Происходящем процессе дает рис. 10.22. Этот график получен с помощью модели, названной ИУатором [861], которая описывается в разд. 10.9.1.
Минимум два свойства, присущие волнам БЖ, могут быть описаны такими моделями, как ИУатор или Орегонатор [300]: первое — зависимость скорости от резервуарных концентраций H*] и [BrO3"] [287 , 298] п второе — явление аннигиляции воли в присутствии электрического ноля [286).
В работе |860] мы решали модельную двухкомпонентную систему уравнений [298, 674, 953], основанную на механизме Фплда —Кёрёша —Нойеса (ФКН) [296] (см. также [249]), в пределе высокой скорости реакции HBrO2 с Br- (R2 в табл. 10.1). Это решение представляет собой волну в задаче
Нормированная пространственная координата
Рве. 10.22. Линейная аппроксимация профиля волны в мои-лн ИУатор.
ЇТі^+О+І'/ГіГміТ1''"'0*1^' -°а" '"""-«-'"г-1/?; ¦,„¦„.Pu.. л,.....
с считалась равно""а".°н«Ї'іоіш"5і.»!,7 г' д' ™' " табл- '"¦4i- Безразмерная скорость «¦.пазов Малабо» д „ ,. Со„ї„щSST"" '"°бЫ »»*«»«"» »'«eTb Ч"Ь
Таблица Ю.І. Механизм ФКИ [296] с добавлением (IcII) и изменением (R8)
Константа скорости а
НО Fi г + Br" + И*
HOUr2 + Br" -+- H+
BrO.; + Br" + 2Н*
Br2 + H2O
2HOBr
HBrO2+ HOBi
21ІВЮ,
BrO' + HOBr + н*
UrO; +HBrO2+ И* BrO'-fM"+ + Н* =f
2BrO.; + H2O
HBr02+M(" +
вго; + M1"+"+ + H1O
BrO3" + M" + + 2H*
Br2 + (OH)2C=CHCO2H —>-—> BrCH(CO2H)2+ Br"+ H+ вМ1" + "+ + H2C(CO2H)2 + 2H2O —1-—v 6M"++HCO2H+ 2CO2 +6H* 4М("Н,+ + BrCH(CO2H)2 +2H2O —> —> 4М"++НС02Н + 2С02+5Н*+/Вг H2C(CO2H)2+ н* =<=± =± (OH)2C=CHCO2H + н*
/г, = 8. 10'J M"2-с-1 A-, = 110 с"1 К, =7,3-107 M"-А2 = 2. 109 М~2-с"' А_2 = 5- IO"5 М-'-с-1 К2 = 4-1013 M-' A3 = 2.1 М^-с"1 А_3= I04 М-'-с"1 K3 = 2,1-10"" M"2 4, = 4-107 М-'-с"' А_4 = 2-10"'0 М"2-с" K1 = 2-10" M A5= I О4 М~а-с-1 й_5 =2-I07 M-I-C-1
къ = ь- ю-' м-1
(!„ = 6,5- 105 M"2-с-1 А_б = 2,4- I07 М-'-с" Ke = 0,027 M"16 A7= ш3 M"1 - с-1 А_7=0,014 М~3-с"' К7 = 7- і О4 М!б A5 =6- 106 M"' - с-1
