Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
В конце GO-x годов, когда реакция БЖ стала широкоизвестной, ситуация значительно отличалась от тон, которая существовала в период появления работ Брея и Лотки. К этому времени методы исследования механизмов сложных реакций были достаточно хорошо развиты, и как результат в течение нескольких лет было достигнуто понимание механизма, лежащего в основе реакции Белоусова — Жаботинского. Фнлд описывает экспериментальные исследования реакции БЖ и других бромат-пых осцилляторов, а также современный уровень знаний об их механизмах (гл. 2). В этом плане чрезвычайно полезными оказались методы математического моделирования, включая численные. Применение указанных методов, в том числе последних разработок по использованию анализа чувствительности, обсуждается Эдельсоном и Рабнцем (гл. 6).
* Тексі этой рукописи был предоставлен проф. С. Э. Шнолем. Прим. перев.
Предисловие
Щ
1930 г.)
В конце 60-х годов анализ механизма химических реакций сопровождался развитием математических исследований колебаний ir образования структур в химических системах. Первую в этом направлении работу в 1952 г. опубликовал Тьюринг [947]; в дальнейшем она была продолжена При-гожином и сотрудниками и доведена до такого уровня, который составил хорошую основу для понимания и описания колебаний, бегущих волн и стационарных структур в химических системах. Современное состояние этого раздела теории описывают Отмер в гл. 1 (колебания сосредоточенных систем) и Ортолева и Шмидт в гл. 10 (волны). Прямая связь между реакцией БЖ и теорией была достигнута после сведения механизма реакции БЖ к обозримой модели, сохраняющей существенные черты кинетического поведения. Получение и свойства модети, а также применяемые математические методы обсуждаются Тансоном (гл. 3) и Троем (гл. 4).
С конца 70-х годов возникла новая волна исследовательских работ по реакции Б Ж и другим колебательным реакциям, вызванная различными причинами. Первая из них —желание изучить механизмы ранее известных, но еше не понятых химических осцилляторов. Так. Фарроу (гл. о)
описывает результаты экспериментальных работ и современный уропень .чнашш о системе Брея (пероксид водорода - иолат) „звестпой ныне как реакция Брея — Либовского (БЛ) и о си стеме, являющепся комбинацией реакций БЖ и БЛ и известной как осциллятор Брнггса — Раушера. Бауэре и Нойес (п 13) обсуждают очень старый класс осцилляторов с газовытечением связанный с пересыщением раствора газом, механизм которых был тщательно исследован лишь недавно.
Вторым н более важным стимулом к исследованиям явилось освоение методики проточных реакторов. Это расширило возможности управления колебательными реакциями и привело к обнаружению ранее не наблюдавшихся нелинейных явлений, таких, как множественность стационарных состояний (особенно бнетабнлыюсть), двухчастотные колебания, апериодические и хаотические колебания. С высокой степенью точности, достигаемой в проточных экспериментах, получаемые результаты можно прямо соотнести с выводами теории бифуркаций, обсуждаемыми Отмсром (гл. 1), Де Кеппером п Буассонадом (гл. 7) и Ремусом п Россом (гл. 9). Де Кеппер н Буассонад рассматривают теорию проточных реакторов, делая особый упор на взаимосвязь между бнетабнлыюстью и появлением колебательных режимов.
Наиболее важным следствием применения проточных реакторов явилась систематическая разработка новых химических осцилляторов. Весьма важно увеличить число известных химических осцилляторов, для того чтобы иметь возможность делать обобщения относительно установлення и характеристик колебательных режимов в рамках теоретического описания. С использованием этом техники было открыто множество новых осцилляторов с участием ионов оксогалогеновых кислот. Эти системы, в особенности большой класс разнообразных хлоритных осцилляторов, обсуждаются Эпштейном и Орбаном (гл. 8).
Наконец, значительная часть исследовании основывается на понимании того факта, что колебательные химические реакции могут быть использованы в качестве примера при изучении воз-можных типов поведения систем, подчиняющихся законам нелинейной динамики. Такие системы имеются в химии, физике, геолопш, биологии h технике. Результаты, получаемые при изучении колебательных химических реакций, представляют интерес для тех, кто работает в любой из этих областей. Ремус н Росс показывают, что химические осцилляторы, находящиеся под воздействием внешнего периодического, квазнпернодиче-ского или хаотического возмущения, могут быть использованы для получения информации не только о самих химических осцилляторах, но и о термодинамических икннетических свойствах большого числа родственных химических, "-!.-."..их. технических и биологических систем.
П-іпболее интенсивно исследовались колеоадельпые химические реакции, протекающие и жидкой фазе. Однако изучение ипебггельпых гомогенных газофазных реакции началось еще пинте п они имеют свою не менее богатую историю. I азофаз-пые оешиляторы можно подразделигь па изотермические и тср-¦юкпнетическпе системы. Наиболее изученном изотермической CH-
