Reazione chimica oscillatoria di Belousov-Zhabotinsky. Cos’è l’autorganizzazione? Reazione di Belousov Jabotinsky

La “reazione Belousov-Zhabotinsky” prende il nome da due scienziati russi, il primo dei quali la scoprì ( Boris Pavlovich Belous ov) e il secondo ( Anatoly Markovich Zhabotinsky) – descritto matematicamente. Nelle fonti in lingua inglese puoi trovare il seguente nome: reazione BZ.

A rigor di termini, analoghi di questa reazione furono osservati dai chimici già nel 19° secolo...

Questa classe di reazioni avviene in modalità oscillatoria, in cui i parametri di reazione: colore della soluzione, concentrazione dei componenti, temperatura, ecc. Cambiano periodicamente, formando una complessa struttura spaziotemporale del mezzo di reazione. A causa del cambiamento periodico del colore della soluzione, questa reazione viene talvolta chiamata "orologio chimico".

Data la novità del fenomeno, B.P. Belousov Le riviste scientifiche rifiutarono più volte la pubblicazione e pubblicò per la prima volta i suoi dati solo nel 1958 nella poco conosciuta "Collection of Abstracts on Radiation Medicine".

“Un mezzo attivo basato su una reazione chimica è stato creato nel nostro istituto da A.M. Zhabotinsky e A.N. Zaikin nel 1970 ed è un sottile strato di liquido dove avviene la reazione di ossidazione di Belousov (in seguito questa reazione fu chiamata reazione di Belousov-Zhabotinsky). La reazione ha un carattere ciclico (oscillatorio). A differenza della maggior parte dei processi ossidativi conosciuti che si verificano A esaurimento di uno dei substrati (agente ossidante o agente riducente), durante questa reazione viene rilasciato un inibitore che inibisce la reazione per un certo tempo dopo che solo una piccola frazione dei reagenti è stata esaurita. La composizione della miscela di reazione è la seguente (è stata descritta da B.P. Belousov a metà degli anni '50): acido citrico - 2,00 g, solfato di cerio - 0,16 g, bromato di potassio - 0,20 g, acido solforico (1: 3) - 2,0 ml, acqua fino ad un volume totale di -10,0 ml. Il cerio (un metallo di valenza variabile) svolge il ruolo di un pendolo: appariva in forma ossidata o ridotta.

Reazione di Belousov-Zhabotinsky- una classe di reazioni chimiche che si verificano in modalità oscillatoria, in cui alcuni parametri di reazione (colore, concentrazione di componenti, temperatura, ecc.) cambiano periodicamente, formando una complessa struttura spaziotemporale del mezzo di reazione.

In determinate condizioni, questi sistemi possono dimostrare forme di comportamento molto complesse, da oscillazioni periodiche regolari a quelle caotiche e sono un importante oggetto di studio delle leggi universali dei sistemi non lineari. In particolare, è stato nella reazione di Belousov-Zhabotinsky che è stato osservato il primo strano attrattore sperimentale nei sistemi chimici e le sue proprietà teoricamente previste sono state verificate sperimentalmente.

La storia della scoperta della reazione oscillatoria da parte di B.P. Belousov, il suo studio sperimentale e numerosi analoghi, lo studio del meccanismo, la modellazione matematica e il significato storico sono riportati nella monografia collettiva.

YouTube enciclopedico

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✪ Reazione Belousov-Zhabotinsky. Reazioni oscillatorie (parte 1). Chimica - Semplice

✪ Reazione Belousov-Zhabotinsky

✪ Reazione Belousov-Zhabotinsky in RL

✪ Reazione Belousov-Zhabotinsky

Sottotitoli

Ciao a tutti, Alexander Ivanov è con voi e il progetto "Chimica - Semplicemente" Oggi iniziamo una serie di video in cui esamineremo le reazioni oscillatorie. Nel 1937, il chimico tedesco Hans Krebs scoprì il ciclo di ossidazione dell'acido citrico. un'importante scoperta per la quale Krebs ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica Ciclo La reazione di Krebs è una reazione chiave alla base della respirazione dell'ossigeno, dell'approvvigionamento energetico e della crescita cellulare. Nell'Unione Sovietica, c'era uno scienziato che si chiedeva se fosse possibile ottenere un più semplice - idealmente - analogo inorganico del complesso ciclo di Krebs? Rimasto senza lavoro, Boris Pavlovich morì presto. Se la concentrazione di ioni cerio 4+ aumenta, ossida sempre più il ferro in feroina, da 2-valente a 3-valente. Il complesso del ferro 2valente è rosso e il complesso del ferro 3valente è blu.

Storia della scoperta

Meccanismo di reazione

Modello Jabotinsky-Korzukhin

Il primo modello della reazione Belousov-Zhabotinsky fu ottenuto nel 1967 da Zhabotinsky e Korzukhin sulla base della selezione di relazioni empiriche che descrivono correttamente le oscillazioni nel sistema. Si basava sul famoso modello conservatore di Lotka-Volterra.

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))

Qui X2 (\displaystyle X_(2))= , C= 0 + 0 , X1 (\displaystyle X_(1))- concentrazione del catalizzatore automatico, X3 (\displaystyle X_(3)) = .

Brusselator

Il modello più semplice proposto da Prigogine, che ha dinamica oscillatoria.

Oregonatore

Il meccanismo proposto da Field e Noyes è uno dei più semplici e allo stesso tempo il più popolare nei lavori che studiano il comportamento della reazione Belousov-Zhabotinsky:

IO	A+Y		X
II	X+Y	⟶ (\displaystyle \longrightarrow )	P
III	B+X	⟶ (\displaystyle \longrightarrow )	2X+Z
IV	2X	⟶ (\displaystyle \longrightarrow )	Q
V	Z	⟶ (\displaystyle \longrightarrow )	fY

Il corrispondente sistema di equazioni differenziali ordinarie:

d [ X ] d t = k I [ A ] [ Y ] − k I I [ X ] [ Y ] + k I 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])

Questo modello dimostra le oscillazioni più semplici, simili a quelle osservate sperimentalmente, ma non è in grado di mostrare tipi di oscillazioni più complessi, come quelle complesse periodiche e caotiche.

Oregonatore avanzato

Il modello Showalter, Noyes e Bar-Eli è stato sviluppato per modellare comportamenti di reazioni periodiche e caotiche complesse. Tuttavia, in questo modello non è stato possibile ottenere il caos.

1	A+Y		X+P
2	X+Y	↔ (\displaystyle \leftrightarrow )	2P
3	A+X	↔ (\displaystyle \leftrightarrow )	2 W
4	C+W	↔ (\displaystyle \leftrightarrow )	X+Z"
5	2X	↔ (\displaystyle \leftrightarrow )	A+P
6	Z"	→ (\displaystyle \rightarrow )	g Y + C

Dove A (\displaystyle A)-BrO3−; X (\displaystyle X)-HBrO2; Y (\displaystyle Y)- Br − ; C (\displaystyle C)-Ce3+; Z (\displaystyle Z)" - Ce4+; W (\displaystyle W)-BrO2; P (\displaystyle P)- HOBr.

Reazione di Belousov-Zhabotinsky

Cambiamento di colore della miscela di reazione nella reazione Belousov-Zhabotinsky con ferroina

Attualmente, questo nome unisce un'intera classe di sistemi chimici correlati, simili nel meccanismo, ma diversi nei catalizzatori utilizzati (complessi Ce 3+, Mn 2+ e Fe 2+, Ru 2+), agenti riducenti organici (acido malonico, acido bromomalonico acido citrico, acido malico, ecc.) e agenti ossidanti (bromati, iodati, ecc.). In determinate condizioni, questi sistemi possono dimostrare forme di comportamento molto complesse, da oscillazioni periodiche regolari a quelle caotiche e sono un importante oggetto di studio delle leggi universali dei sistemi non lineari. In particolare, è stato nella reazione di Belousov-Zhabotinsky che è stato osservato il primo strano attrattore sperimentale nei sistemi chimici e le sue proprietà teoricamente previste sono state verificate sperimentalmente.

Storia della scoperta

Alcune configurazioni che si presentano durante la reazione Belousov-Zhabotinsky in uno strato sottile in una capsula Petri

Meccanismo di reazione

Jabotinsky propose il primo meccanismo di reazione e un semplice modello matematico in grado di dimostrare il comportamento oscillatorio. Successivamente il meccanismo è stato ampliato e perfezionato, sono stati calcolati teoricamente i modi dinamici osservati sperimentalmente, compresi quelli caotici, ed è stata mostrata la loro corrispondenza all'esperimento. L'elenco completo degli stadi delle reazioni elementari è molto complesso e ammonta a quasi un centinaio di reazioni con decine di sostanze e intermedi. Fino ad ora, il meccanismo dettagliato è sconosciuto, in particolare le costanti della velocità di reazione.

Valore di apertura della reazione

La reazione Belousov-Zhabotinsky è diventata una delle reazioni chimiche più famose della scienza; molti scienziati e gruppi di varie discipline e aree scientifiche in tutto il mondo sono impegnati nella sua ricerca: matematica, chimica, fisica, biologia. I suoi numerosi analoghi sono stati scoperti in vari sistemi chimici (vedi, ad esempio, l'analogo in fase solida - sintesi ad alta temperatura autopropagante). Sono stati pubblicati migliaia di articoli e libri e sono state difese molte tesi di candidati e di dottorato. La scoperta della reazione ha effettivamente dato impulso allo sviluppo di rami della scienza moderna come la sinergetica, la teoria dei sistemi dinamici e il caos deterministico.

Vedi anche

Note

Collegamenti

Dalla storia della scoperta e dello studio dei processi autooscillatori nei sistemi chimici: nel 50° anniversario della scoperta della reazione Belousov-Zhabotinsky
B. P. Belousov e la sua reazione oscillatoria, rivista “La conoscenza è potere”
Schemi di reazione di Belousov Jabotinsky e Briggs Rauscher, equazioni differenziali
VA Vavilin. Autooscillazioni in sistemi chimici in fase liquida
A. A. Pechenkin. Significato nella visione del mondo delle reazioni chimiche oscillatorie
Oscillazioni e onde viaggianti nei sistemi chimici. Ed. R. Campo e M. Burger. M., “Mir”, 1988 / Oscillazioni e onde viaggianti nei sistemi chimici. Ed. di RJField e M.Burger. 1985 da John Wiley and Sons, Inc. (inglese)/

Fondazione Wikimedia.

2010.

Scopri cos'è la "reazione Belousov-Zhabotinsky" in altri dizionari:

Cambiamento di colore della miscela di reazione nella reazione Belousov-Zhabotinsky con ferroina La reazione Belousov-Zhabotinsky è una classe di reazioni chimiche che si verificano in modalità oscillatoria, in cui alcuni parametri di reazione (colore, concentrazione ... Wikipedia.

- (“orologio allo iodio”) reazione chimica auto-oscillante. Quando il perossido di idrogeno, l'acido iodico, il solfato di manganese (II), gli acidi solforico e malonico e l'amido interagiscono, si verifica una reazione oscillatoria con transizioni blu dorate incolori.... ... Wikipedia - (“orologio allo iodio”) reazione chimica auto-oscillante. Quando interagiscono il perossido di idrogeno, l'acido iodico, il solfato di manganese (II), gli acidi solforico e malonico e l'amido, si verifica una reazione oscillatoria con transizioni blu-dorate incolori.... ...

Wikipedia - Contenuti 1 Zhabotinsky Korzukhin modello 2 Brusselator 3 Oregonator ... Wikipedia

Boris Pavlovich Belousov Foto del 1930 Data di nascita: 7 febbraio (19), 1893 (1893 02 19) Luogo di nascita: Mosca Data da ... Wikipedia

La chimica sembra una scienza molto noiosa per la maggior parte di noi. È come i calcoli, ma al posto dei numeri ci sono lettere. Devi essere uno psicopatico unico per entusiasmarti nel risolvere i problemi di matematica con l'alfabeto. Ma cerca "chimica" su YouTube e vedrai alcune cose davvero sorprendenti che senza dubbio ti lasceranno a bocca aperta.

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Secondo la scienza, la reazione di Belousov-Zhabotinsky è una “reazione chimica oscillatoria” in cui “gli ioni metallici del gruppo di transizione catalizzano l’ossidazione di vari agenti riducenti, solitamente organici, con acido bromico in un mezzo acquoso acido”, che consente “la formazione di strutture spaziotemporali complesse." Questa è la spiegazione scientifica del fenomeno ipnotico che si verifica quando si getta un po' di bromo in una soluzione acida.

L'acido trasforma il bromo in una sostanza chimica chiamata bromuro (che assume un colore completamente diverso), e il bromuro si trasforma rapidamente di nuovo in bromo perché gli elfi della scienza che vivono al suo interno sono degli stronzi testardi. La reazione si ripete ancora e ancora, permettendoti di osservare all'infinito il movimento di incredibili strutture ondulatorie.

6. I prodotti chimici trasparenti diventano immediatamente neri

Domanda: Cosa succede se si mescolano solfito di sodio, acido citrico e ioduro di sodio? La risposta corretta è qui sotto:

Quando si mescolano gli ingredienti di cui sopra in determinate proporzioni, il risultato finale è un liquido capriccioso che inizialmente è di colore chiaro e poi diventa improvvisamente nero. Questo esperimento si chiama Iodine Clock. In poche parole, questa reazione si verifica quando componenti specifici si combinano in modo tale che la loro concentrazione cambia gradualmente. Se raggiunge una certa soglia, il liquido diventa nero.
Ma non è tutto. Modificando la proporzione degli ingredienti, hai la possibilità di ottenere la reazione opposta:

Inoltre, utilizzando varie sostanze e formule (ad esempio, la reazione Briggs-Rauscher, come opzione), puoi creare una miscela schizofrenica che cambierà costantemente il suo colore dal giallo al blu.

5. Creazione del plasma nel microonde

Vuoi fare qualcosa di divertente con il tuo amico, ma non hai accesso a un mucchio di sostanze chimiche oscure o alle conoscenze di base necessarie per mescolarle in modo sicuro? Non disperare! Tutto ciò di cui hai bisogno per questo esperimento sono l'uva, un coltello, un bicchiere e un forno a microonde. Quindi prendi un acino d'uva e taglialo a metà. Dividete nuovamente uno dei pezzi in due parti con un coltello in modo che questi quarti rimangano uniti dalla buccia. Metteteli nel microonde e coprite con un bicchiere capovolto, accendete il forno. Quindi fai un passo indietro e osserva gli alieni rubare la bacca tagliata.

In effetti, ciò che accade davanti ai tuoi occhi è uno dei modi per creare una quantità molto piccola di plasma. Fin dai tempi della scuola sai che esistono tre stati della materia: solido, liquido e gassoso. Il plasma è essenzialmente il quarto tipo ed è un gas ionizzato ottenuto surriscaldando il gas ordinario. Il succo d'uva risulta essere ricco di ioni e quindi è uno dei mezzi migliori e più convenienti per condurre semplici esperimenti scientifici.

Fai però attenzione quando cerchi di creare un plasma nel microonde, perché l'ozono che si forma all'interno del vetro può essere tossico in grandi quantità!

4. Flusso laminare

Se mescoli il caffè con il latte, ti ritroverai con un liquido che difficilmente riuscirai mai più a separarlo nei suoi componenti costitutivi. E questo vale per tutte le sostanze che sono allo stato liquido, giusto? Giusto. Ma esiste qualcosa come il flusso laminare. Per vedere questa magia in azione, basta mettere qualche goccia di colorante multicolore in un contenitore trasparente con sciroppo di mais e mescolare il tutto con cura...

... e poi mescolare nuovamente allo stesso ritmo, ma ora nella direzione opposta.

Il flusso laminare può verificarsi in qualsiasi condizione e utilizzando diversi tipi di liquidi, ma in questo caso questo fenomeno insolito è dovuto alle proprietà viscose dello sciroppo di mais che, mescolato con coloranti, forma strati multicolori. Quindi, se esegui l'azione con la stessa attenzione e lentezza nella direzione opposta, tutto tornerà al suo posto originale. È come viaggiare indietro nel tempo!

3. Accendere una candela spenta attraverso una scia di fumo

Puoi provare questo trucco a casa senza il rischio di far esplodere il soggiorno o l'intera casa. Accendi una candela. Spegnilo e porta immediatamente il fuoco sulla scia di fumo. Congratulazioni: ce l'hai fatta, ora sei un vero maestro del fuoco.

Si scopre che esiste una sorta di amore tra il fuoco e la cera delle candele. E questa sensazione è molto più forte di quanto pensi. Non importa in quale stato si trova la cera - liquida, solida, gassosa - il fuoco la troverà comunque, la raggiungerà e la brucerà all'inferno.

2. Cristalli che brillano quando vengono schiacciati

Ecco una sostanza chimica chiamata europio tetrakis, che mostra l'effetto della triboluminescenza. Tuttavia, è meglio vedere una volta che leggere cento volte.

Questo effetto si verifica quando i corpi cristallini vengono distrutti a causa della conversione dell'energia cinetica direttamente in luce.

Se vuoi vedere tutto questo con i tuoi occhi, ma non hai l'europio tetrakis a portata di mano, non importa: anche lo zucchero più comune andrà bene. Basta sedersi in una stanza buia, mettere qualche zolletta di zucchero in un frullatore e godersi la bellezza dei fuochi d'artificio.

Già nel XVIII secolo, quando molti pensavano che i fenomeni scientifici fossero causati da fantasmi o streghe o fantasmi di streghe, gli scienziati usavano questo effetto per prendere in giro i “semplici mortali” masticando zucchero al buio e ridendo di coloro che fuggivano da loro. come il fuoco.

1. Un mostro infernale che emerge da un vulcano

Il tiocianato di mercurio (II) è una polvere bianca apparentemente innocente, ma una volta che le dai fuoco, si trasforma immediatamente in un mostro mitico, pronto a divorare te e il mondo intero.

La seconda reazione, nella foto sotto, è causata dalla combustione del bicromato di ammonio, che porta alla formazione di un vulcano in miniatura.

Ebbene, cosa succede se mescoli le due sostanze chimiche sopra menzionate e le dai fuoco? Guarda tu stesso.

Tuttavia, non provare questi esperimenti a casa, poiché sia il tiocianato di mercurio (II) che il dicromato di ammonio sono altamente tossici e possono causare gravi danni alla salute se bruciati. Prendersi cura di se stessi!

Sapeva come si trattavano a vicenda, come erano inimicizia e amicizia, come si collegavano e si separavano. Ne comprendeva le aspirazioni e le capacità, la bellezza e il temperamento. Il nome di quest'uomo era Boris Pavlovich Belousov. Ha avuto un destino tale che nessuno scrittore di fantascienza avrebbe potuto immaginare.

All'età di 12 anni, Boris divenne un rivoluzionario. Insieme ai suoi fratelli maggiori costruì bombe per i partecipanti alla rivolta del 1905. I fratelli Belousov furono arrestati e condannati all'esilio o all'emigrazione. La famiglia fu costretta ad emigrare. Si stabilì in Svizzera. L'appartamento zurighese dei Belousov fu visitato da molti eminenti rivoluzionari russi, tra cui Ulyanov-Lenin, con il quale Boris giocò a scacchi. All'Università di Zurigo, il giovane seguì un corso completo di chimica e incontrò Albert Einstein. Belousov non ha ricevuto il diploma perché ha dovuto pagare troppi soldi per questo. La famiglia non aveva una somma del genere.

Boris riuscì a tornare in Russia solo nel 1914. Iniziò a collaborare con il famoso chimico, l'accademico V.N. Ipatiev nel campo della chimica militare. Ci sono chimici che sviluppano agenti di guerra chimica. Il dipartimento in cui lavorava Boris non si occupava di veleni, ma di antidoti. Il giovane scienziato fu tra coloro che crearono maschere antigas e medicinali anti-radiazioni. Chi di voi non ha avuto abrasioni bruciate con il “verde” o il verde brillante? Quindi, la produzione industriale di questo farmaco fu avviata alla fine degli anni '30 grazie alla ricerca del giovane scienziato Belousov.

Boris Pavlovich ha insegnato chimica per molti anni. Prima alla scuola chimica militare, poi all'Accademia di difesa chimica e arrivò persino al grado di maggiore generale. Durante la seconda guerra mondiale, Belousov lavorò come capo di un dipartimento in uno degli istituti scientifici.

Dopo la guerra arrivarono tempi difficili per lo scienziato. I burocrati vennero da lui e gli chiesero di mostrargli un diploma di istruzione superiore. Ma il professore e generale Belousov un tempo, come sapete, non è riuscito a riscattare il suo meritato diploma presso l'Università di Zurigo. I burocrati hanno affermato che senza un diploma uno scienziato non può occupare posizioni superiori a quello di assistente di laboratorio senior.

Belousov passò allo stipendio di assistente di laboratorio senior, pur rimanendo il capo del dipartimento: non c'erano altri scienziati con qualifiche così elevate presso l'istituto, sebbene ci fossero molti chimici con diplomi. Alla fine, la direzione dell’istituto ottenne il permesso scritto di Stalin di restituire allo scienziato il precedente stipendio.

Ma Belousov non si preoccupava molto dei soldi: era troppo occupato con le sue reazioni chimiche. Durante una ricerca a lungo termine di farmaci in grado di salvare una cellula dalle radiazioni, il virtuoso chimico si è imbattuto in tracce di terra incognita, la "terra sconosciuta" nel mondo delle reazioni chimiche.

Il fatto è che molti processi biologici sono ciclici: il cuore batte ritmicamente, i polmoni respirano in modo uniforme. Anche le strisce sulla pelle della tigre e della giraffa riflettono i processi periodici che si verificano sotto la pelle. I cacciatori hanno notato fluttuazioni anche nelle popolazioni di linci e lepri: la popolazione animale sta diventando sempre più piccola. I matematici hanno persino scritto equazioni per questi cambiamenti periodici nel numero di predatori ed erbivori.

I processi biologici di natura periodica si basano su trasformazioni chimiche. Ma ecco la cosa strana: fino alla metà del XX secolo non fu scoperta alcuna reazione periodica o oscillatoria in chimica. La ricerca di una reazione chimica periodica a quel tempo sembrava una presa in giro delle leggi della termodinamica, perché il carbone brucia e il ferro arrugginisce irreversibilmente. Sembrava impossibile immaginare una reazione chimica che periodicamente cambi direzione.

Ma Belousov capì che nel mondo delle interazioni chimiche deve esserci un'area sconosciuta e inesplorata: la base dei processi ciclici nelle cellule degli organismi viventi. La conoscenza, l'esperienza e l'intuizione hanno detto a Belousov dove cercare le reazioni periodiche.

Nel 1937, il chimico tedesco Hans Krebs scoprì il ciclo di ossidazione dell'acido citrico. La scoperta è importante: non per niente Krebs ha ricevuto il premio Nobel. Il ciclo di Krebs è una reazione chiave alla base della respirazione di ossigeno, dell’approvvigionamento energetico e della crescita cellulare.

Belousov rifletté intensamente: è possibile ottenere un analogo più semplice, idealmente inorganico, del complesso ciclo di Krebs? Ciò consentirebbe di simulare processi complessi che avvengono in una cellula vivente con una semplice reazione chimica, che è più facile da studiare e comprendere.

Cosa succede se tratti l'acido citrico con una soluzione di sale di bertholezio e aggiungi altri sali di cerio alla soluzione? Ma serve un agente ossidante, e uno che agisca in presenza di un catalizzatore...

Il chimico virtuoso rifletté attentamente sulla reazione futura e confrontò il potenziale di ossidazione del sale di Berthollet con la valenza degli ioni ferro e cerio. Nello stato trivalente gli ioni cerio sono incolori mentre nello stato tetravalente sono gialli. Ciò significa che il cambiamento di valenza può essere osservato con i propri occhi. La decomposizione dell'acido citrico sarà visibile mediante il rilascio di anidride carbonica.

Prima di iniziare a unire le soluzioni, il chimico ha fatto molti calcoli, confronti e stime. Agire alla cieca significa perdere tempo. Abbiamo bisogno di un’ipotesi ben ponderata, che possa poi essere testata in vitro.

Belousov ha attraversato molte opzioni di reazione, ha condotto centinaia di esperimenti e alla fine ha trovato la sua “terra incognita”!

Il percorso, o meglio la ricetta, è il seguente. Se si combina in un pallone nelle proporzioni richieste una soluzione di acido solforico, bromato e bromuro di sodio, acido citrico, solfato di cerio e colorante fenantrolina, allora avviene un miracolo. La soluzione inizia a cambiare colore dal blu all'arancione e viceversa con un periodo di oscillazione da frazioni di secondo a decine di minuti. E in un piatto piatto, onde di diversi colori si insinueranno attraverso uno strato superficiale di soluzione. Dopo diverse dozzine di vibrazioni è necessario aggiungere nuove soluzioni per supportare la reazione chimica, esattamente nello stesso modo in cui un organismo vivente deve essere nutrito.

La reazione periodica scoperta da Boris Pavlovich Belousov è, in un certo senso, un semplice analogo della vita: una pulsazione chimica fuori equilibrio, simile al battito cardiaco.

Amici e collaboratori accorrevano nel laboratorio di Belousov, dove l’orologio chimico liquido “ticcava” o, se si preferisce, batteva il “cuore chimico”.

Belousov si è seduto per scrivere un articolo sulla sua scoperta. Il chimico aveva molti lavori pubblicati e brevetti, ma non aveva pubblicato su riviste accademiche e non conosceva le usanze dei revisori lì. Purtroppo, i revisori delle riviste scientifiche non erano dei virtuosi. Questo titolo informale raramente viene guadagnato da qualcuno.

Nel 1951, l'articolo di Belousov sulla scoperta di una reazione sorprendente fu pubblicato sulla rivista dell'Accademia delle scienze dell'URSS. E lei è tornata rapidamente rifiutandosi di pubblicare. Il recensore concludeva l'articolo affermando categoricamente che una tale reazione chimica era impossibile.

Belousov, solitamente taciturno, ha notato con amarezza che gli scienziati di oggi hanno perso il rispetto per i fatti. A quanto pare, il recensore ha dimenticato l'affermazione del famoso naturalista, creatore del microscopio, Antonie van Leeuwenhoek: "Bisognerebbe astenersi dal ragionare quando parla l'esperienza".

Boris Pavlovich ha intrapreso ulteriori ricerche sulla nuova reazione. Per cinque anni ha effettuato misurazioni e analisi. In questo momento, la scienza non si è fermata. Nel 1952, il matematico inglese Alan Turing suggerì che la combinazione di reazioni chimiche con processi di diffusione potesse spiegare un'intera classe di fenomeni biologici, in particolare le strisce periodiche sulla pelle di una tigre. Il fisico e chimico russo Ilya Romanovich Prigogine nel 1955 giunse alla conclusione che le vibrazioni chimiche sono possibili nei sistemi termodinamici di non equilibrio, che includono tutti i sistemi biologici.

Né Turing né Prigogine sospettavano nemmeno che il fenomeno di cui stavano discutendo fosse già stato scoperto, solo che non era stato pubblicato un articolo su questo argomento.

Alla fine, Belousov presenta una nuova versione del suo lavoro a un'altra rivista scientifica. L'articolo viene nuovamente restituito con il rifiuto di pubblicazione! Il revisore ha suggerito all'autore di ridurlo a un paio di pagine. Belousov non sopportava tanta sfacciataggine: gettò l'articolo nella spazzatura e smise per sempre di comunicare con le riviste accademiche.

Il nipote di Belousov, che era già diventato uno studente di chimica, suggerì a suo zio di portare la fiaschetta in redazione: lascia che vedessero di persona l'orologio chimico in azione! Il generale Belousov rifiutò con rabbia: "Perché sono un clown per loro?"

Sono passati otto anni dalla scoperta della reazione oscillatoria, ma ancora nessuno, tranne i dipendenti e gli amici di Belousov, ne era a conoscenza. È vero, a Mosca si sparse la voce su un bicchiere insolito in cui batte un "cuore chimico" colorato. Un chimico dell'Università di Mosca, Simon Shnol, venne a conoscenza di questa reazione, si entusiasmò e iniziò a cercare il suo scopritore, ma senza successo. Shnol prese addirittura l'abitudine, parlando ai seminari scientifici, di chiedere ai chimici presenti quale fosse l'ignoto autore della reazione vibrazionale.

Nell'autunno del 1958, dopo un altro seminario, uno studente si avvicinò a Shnol e disse che questa reazione era stata scoperta dal suo prozio, Boris Pavlovich Belousov. Shnol prese il numero di telefono di Belousov dallo studente e chiamò il chimico.

Boris Pavlovich era secco e rifiutò l'incontro, ma dettò la ricetta per la reazione. Simon Schnol non è riuscito a rispettare pienamente la ricetta e non ha ottenuto colori brillanti, ma ha comunque percepito vibrazioni di un colore giallastro e ne è rimasto deliziato. I dipendenti curiosi si recarono in pellegrinaggio al laboratorio di Shnol e presto la notizia della reazione miracolosa si diffuse in tutta Mosca.

Shnol era preoccupato: qualsiasi lavoro pubblicato dedicato alla reazione ciclica gli sembrava non etico, perché non era possibile fare riferimento al lavoro pubblicato dell'autore della scoperta.

Simon Elyevich chiamò di nuovo Belousov, lo persuase a lungo e presto ricevette una raccolta di lavori sulla medicina delle radiazioni, in cui Boris Pavlovich pubblicò una breve descrizione della reazione oscillatoria. La raccolta non aveva revisori, ma i suoi compilatori conoscevano e rispettavano profondamente Belousov e pubblicarono la sua breve nota alla velocità della luce.

Una nota di tre pagine del 1959 divenne l’unica opera stampata di Belousov sulla reazione ciclica da lui scoperta. Ma questo piccolo sasso ha provocato una valanga. Shnol ha incaricato il suo studente laureato Anatoly Markovich Zhabotinsky di studiare in dettaglio il fenomeno chimico vibrazionale. Ben presto decine di persone parteciparono allo studio di questa reazione. Hanno pubblicato centinaia di articoli e hanno ricevuto diplomi di candidato e dottorato. Belousov non ha partecipato a questa attività. Aveva ormai più di settant'anni e continuava a lavorare nel suo istituto. E poi qualche burocrate finalmente arrivò dal chimico virtuoso e lo mandò in pensione. Rimasto senza lavoro, Boris Pavlovich morì presto.

La famosa reazione chimica da lui scoperta, che ora prende il nome da Belousov-Zhabotinsky, si rivelò un punto di svolta nella moderna visione del mondo, basata sui concetti di auto-organizzazione, sistemi aperti, reazioni oscillatorie e instabilità che formano strutture. Penso che questo lavoro meritasse un premio Nobel. Ma solo dieci anni dopo la morte di Boris Pavlovich Belousov, gli fu assegnato postumo il Premio Lenin.

Eppure il chimico virtuoso ha ricevuto qualcosa di molto più di una medaglia e un premio in denaro: il piacere incomparabile di una nuova scoperta.

Cos'è più importante: scoprire l'America o ottenere una ricompensa per questo? Forse qualcuno penserà alla risposta, ma non una persona come Boris Pavlovich Belousov, un chimico virtuoso e felice scopritore di una reazione periodica di straordinaria bellezza e importanza. Ora è entrato nel fondo d'oro della scienza del XX secolo.

I catalizzatori sono sostanze che accelerano una reazione chimica. Il catalizzatore stesso non viene consumato durante la reazione.

Gli enzimi sono solitamente molecole proteiche che accelerano le reazioni chimiche negli organismi viventi.

"Terra incognita" (tradotto dal latino come "terra sconosciuta"): così venivano designati i territori inesplorati sulle mappe geografiche dei secoli XVII-XIX.

Il cerio è un metallo argentato del gruppo dei lantanidi, elementi delle terre rare.

La diffusione è il processo di trasferimento di una sostanza (gas, liquido, ecc.) da un'area ad alta concentrazione a un'area a bassa concentrazione.