Patláma patláma osciláma paprťála kmit.

aneb Cos to Janku cos to slil?
Jistý pan Bělousov krátce po II. sv. válce při studiu jednoduchých směsí (složením trochu podobných některým procesům v živých buňkách) přišel na zajímavou věc –
místo aby se studovaný systém po smíchání reagencií tiše a spořádaně odporoučel do stavu termodynamické rovnováhy (chemická obdoba obyčejného pádu kamene působením zemské tíže), začal podivně kmitat – jeho složení kolísalo po určitou dobu v čase tam a zase zpátky – a to tedy normální chemické reakce rozhodně nedělají. Bělousovovi se tehdy nepodařilo výsledky kloudně publikovat, protože neměl pro pozorovaný jev vysvětlení. Za nějaký čas na problém náhodou narazil pan Žabotinský a dotáhl věc do konce: podařilo se mu podivné chování Bělousovových směsí vysvětlit a odhalit tak podstatu nesmírně zajímavé oblasti chemie, konkrétně chemické kinetiky oscilačních reakcí (chemická kinetika je podvětví fyzikální chemie zabývající se studiem rychlosti chemických procesů), která ovšem má přesah do takových disciplín, jako je teorie chaosu.

Zcela kvalitativně se dá říci, že ve směsích schopných oscilačního chování probíhá současně či následně několik reakcí, které jsou vzájemně svázány složitou sítí zpětných vazeb (typicky produkt jedné reakce urychluje reakci jinou nebo ji naopak zpomaluje, produkty jedné reakce jsou vstupními látkami reakcí jiných atd.), které způsobí, že se systém nechová při „pádu“ do rovnováhy jako kámen (padající přímo), ale spíše jako pírko, které během letu plandá sem a tam, než nakonec dopadne.
(Musím se přiznat, že i kdybych chtěl, nebyl bych nějakého důkladnějšího výkladu schopen, neboť fyzikální chemie leží poněkud mimo mé duševní obzory a o kinetice složitých systémů to platí obzvlášť.)

Kdysi jsme si s kolegy hráli s jednou z těch nejprofláknutějších oscilaceschopných směsí, která obsahuje bromid draselný, bromičnan draselný, ferroin, kyselinu malonovou a kyselinu sírovou a vodu. Oscilační chování téhle směsi (Bělousovova-Žabotinského reakce) se dá pozorovat ve dvou uspořádáních:

1) V dobře míchaném roztoku je všude všechno stejné a celý roztok se chová stejnorodě – plynule mění barvu z načervenalé do téměř modré (až bezbarvé, podle koncentrace), a tak pořád dokola, než se směs vyčerpá (perioda „kmitů“ závisí na teplotě, koncentraci složek atd). K takovému provedení jsou ovšem vhodnější některé jiné reakce, třebas Briggsova-Rauscherova, u níž je změna výraznější (viz níže).

2) Nalijeme-li čerstvě smíchaný roztok B-Z reakce na Petriho misku a necháme jej stát na klidném místě, začne pracovat náhoda: roztok se nechová zcela homogenně – (mj. jsou v něm třeba smítka prachu, bublinky atd.); koncentrace jednotlivých složek tedy nejsou všude stejné. Různé koncentrace složek ovšem způsobí, že se reakce rozjede v různých místech roztoku různou rychlostí, ovšem oscilační povaha děje je zachována.
Navenek se to projeví takhle: (sekvence fotografií začíná vlevo nahoře a pokračuje po směru hodinových ručiček, časové rozmezí je vždy několik málo minut).

Bělousovova-Žabotinského reakce (nemíchaná)

No není to krása?

Když ještě uvážíme, že takhle složitě se může chovat velmi jednoduchá směs (a to sama od sebe) a dokáže si prodloužit cestu k chemické „smrti“ (tedy rovnováze)… Upřímně se doznávám k tomu, že existence takovýchhle systémů je pro mne jedním z argumentů pro samovolný vývoj života.

Několik hezkých odkazů:

Briggsova-Rauscherova reakce: tu a tu.

Bělousovova-Žabotinského reakce: tu a tu

Chemiluminiscenční hodiny (neoscilují, ale podle koncentrace a dalších podmínek mají různou tzv. indukční periodu, tedy dobu ticha před bouří): tu

Další reakce: tu

Obzvlášť povedená (hlavně ke konci) demonstrace prostorového průběhu oscilační reakce (nemíchaný nehomogenní roztok): tu

(Pokud máte pro videa chemických demonstrací slabost, doporučuji projít zdroj těch posledních tří videí: tu)

Příspěvek byl publikován v rubrice Nezařazeno. Můžete si uložit jeho odkaz mezi své oblíbené záložky.

13 responses to “Patláma patláma osciláma paprťála kmit.

  1. Wu, dalo to docela práci – třeba youtube na normální přímočará klíčová slova zarytě mlčí… ale nakonec se podařilo. (Původně jsem sem chtěl dát jenom to čtverfoto, které jsme kdysi pořídili, ale člověku to prostě nedá :)

  2. Nikdy som sa s chémiou veľmi nekamarátil, a čím som starší, tým viac sa mi zdá, že to nebolo dobre…Pekné je to. Takéto špecialitky by mali chemikárky predvádzať deťom.

  3. lojzo – ony by paní učitelky neuměly vysvětlit, co se to tam vlastně děje (a v tomhle případě bych jim to vůbec neměl za zlé); demonstrační pokusy jsou to ale dokonalé.r1 – Bělousov byl biochemik; a ruku na srdce – vypadá to jako plíseň, takže biologické dušičky se tetelí vcelku pochopitelně .oDKamio – je to vlastně taková metafora zápasu se smrtí… :o)

  4. Lenko, o přítomnosti alkoholu v oscilujících směsích literatura taktně mlčí, ale je to dokonalý nápad na sci-fi rekvizitu: oscilace ve štamprli. A taky by se na tom dal vydělat majlant .o)(„Člověče, dal sem si včera pět osciláků a kmitlo to se mnou vo zem, že sem nestačil koukat…!“):oD

  5. zcr,to je nápad!!! Osciláky půjdou na dračku!! Jen aby se ta reakce ustálila dříve, než to vyjde druhou stranou ven… to by pak bylo překvápko-barevně pulsující to ono!!! :)))

  6. Kamio, vzpomeň si na MASH a sežeň trochu methylenové modři… ta projde beze změny až tam :o)Ale opatrně.Barevně pulsující pisoáry, to vůbec není špatný nápad! Znamenám si! Duchamp by koukal…

  7. Báro,nápoj s tou … no s tou modří, co píše zcr, to by byla míchačka! „Podmínkou vypití je vykonání potřeby na naší toaletě…“ a nemusíš kupovat ty modré tabs, co se hážou na pravou stranu do nádržky.. :)))zcr: Opatrně… asi to má taky laxativní účinky, ne? :)

Zanechat odpověď

Vyplňte detaily níže nebo klikněte na ikonu pro přihlášení:

Logo WordPress.com

Komentujete pomocí vašeho WordPress.com účtu. Odhlásit /  Změnit )

Google photo

Komentujete pomocí vašeho Google účtu. Odhlásit /  Změnit )

Twitter picture

Komentujete pomocí vašeho Twitter účtu. Odhlásit /  Změnit )

Facebook photo

Komentujete pomocí vašeho Facebook účtu. Odhlásit /  Změnit )

Připojování k %s