Трептящата реакция на Белоусов-Жаботински (BZ) - Комплекс с числа и фрактали
В тази статия ви разказвам за понятие, което е на пресечната точка между две дисциплини: химия и компютърни науки.
Ще ви кажа по-конкретно за химичните реакции кажете "трептящ"Когато възникнат такива реакции, човек ясно вижда шарки или цветове, които се променят във времето, сякаш се колебаят.
На пръв поглед този вид реакция изглежда трудно обяснима. Двама учени Белоусов и Жаботински обаче допринесоха за откриването и обяснението на тази реакция. Ще видите, че всъщност тази реакция крие много изненади след това.
А) Кои са Белоусов и Жаботински ?
Тези двама души всъщност са руски учени. На изображението отдясно можем да видим химика Борис Павлович Белоусов, който е открил реакцията, а на изображението отляво физикът Анатол Жаботинши, който математически обясни химическата реакция с помощта на химическа кинетика . Тези двама души са допринесли по един или друг начин за изследването на тази трептяща реакция, която сега носи техните имена: реакцията на Белоусов-Жаботински. (съкратено BZ реакция или реакция Б З) .
Б) Визуализация на B-Z реакцията във времето:
B-Z страничен изглед на реакцията
От този експеримент можем ясно да видим, че разтворът променя цвета си в цикли.
Друга реакция на BZ, видяна отгоре мензура
Виждаме модели, които напомнят на тези на морфогенезата, проектирани от известния математик Алън Тюринг, които наблюдаваме във всички биологични системи !
Именно химическата кинетика дава възможност да се обяснят подобни прилики между тази реакция и морфогенезата на Тюринг.
В) Обяснение на феномена на трептенията с помощта на химическа кинетика:
За да се знае скоростта на химична реакция "i", химическата кинетика използва константи на скоростта отбелязва се често k_i.
Например, за така наречената реакция от първи ред, скоростта на изчезване v на реакция A се записва:
Rmq: Можем в конкретния случай на реакция от първи ред дефинирайте константата на скоростта k като противоположна на съотношението между варирането на концентрацията на реагент А във времето по отношение на концентрацията на реагент А.
Константите на скоростта k_i могат да бъдат определени експериментално чрез проследяване на концентрацията на химичните видове, участващи в реакцията във времето. Всъщност ние използваме различни начални концентрации на химически видове, за да можем да извлечем k_i на всички реакции.
Ако направим равносметка на степента на поява и изчезване на не-зрителни видове в разтвора, тогава можем да свържем реакционните константи k_i с концентрациите на различните видове.
По този начин можем да завършим със система от диференциални уравнения, които са свързани заедно.
След това е необходимо да се реши система от свързани диференциални уравнения, за да се извлекат от тях всички константи на реакцията k_i, тъй като концентрациите на химичните видове по време на реакцията "i" са били проследени с течение на времето.