Co jsou chemické hodiny?

Chemické hodiny jsou scénář, kdy reagující chemické sloučeniny přinášejí náhlou pozorovatelnou událost po časovém zpoždění, které lze relativně přesně nastavit úpravou koncentrací reaktantů.Událost je často označena změnou barvy, ale může to mít nějakou jinou formu, jako je například výroba plynu způsobujícího šumění.V některých případech je změna cyklická a zahrnuje roztok, který pravidelně přepíná mezi dvěma nebo více stavy, obvykle označený různými barvami.Dvě bezbarvá roztoky jsou smíšená a po pauze se výsledný roztok náhle změní tmavě modrou.V nejběžnější verzi experimentu obsahuje jeden roztok zředěnou směs kyseliny sírové a peroxidu vodíku a druhou směs jodidu draselného, škrobu a thiosulfátu sodíku.Při smíchání roztoků se uvolňuje elementární jód z jodidu draselného, ale rychlejší reakce mezi jódem a thiosulfátem sodným jej převádí zpět na bezbarvé jodidové ionty.Když byl veškerý thiosulfát použit, jód je schopen reagovat se škrobem, aby vytvořil tmavě modrou sloučeninu. Cyklické nebo oscilační reakce chemických hodin jsou obzvláště fascinující.Normálně chemická reakce probíhá v jednom směru, dokud není dosaženo rovnovážného bodu.Poté nedojde k další změně bez zásahu jiného faktoru, jako je změna teploty.Oscilační reakce byly zpočátku záhadné, protože se zdálo, že vzdorují tomuto pravidlu spontánně odsunutím od rovnováhy a opakovaně se tam vrací.Ve skutečnosti celková reakce postupuje směrem k rovnováze a zůstává tam, ale v procesu se koncentrace jednoho nebo více reakčních složek nebo mezilehlých produktů liší cyklickým způsobem.produkt a další reakce, která používá tento produkt, s koncentrací produktu určující, která reakce probíhá.Když je koncentrace nízká, dojde k první reakci, což vytváří více produktu.Zvýšení koncentrace produktu však spustí druhou reakci, snižuje koncentraci a podněcuje první reakci.To má za následek cyklus, při kterém obě konkurenční reakce určují koncentraci produktu, což zase určuje, která reakce proběhne.Po několika cyklech se směs dostane do rovnováhy a reakce se zastaví.Vyšetřování Brayem a jeho studentem Hermannem Liebhafskym ukázalo, že k redukci jodu na jód, s produkcí kyslíku a oxidace jódu zpět na joodat došlo periodicky s cyklickými vrcholy v produkci kyslíku a koncentrace jódu.To se stalo známé jako reakce Bray-Liebhafsky.při oscilačních změnách barvy.Pokud je reakce prováděna Belousov-Zhabotinsky nebo Bz za použití tenké vrstvy chemické směsi, je pozorovatelný účinek s malými lokálními fluktuacemi v koncentracích reaktantů vedoucími ke vzniku komplexních vzorců spirál a soustředných kruhů.Chemické procesy probíhají velmi složité a zahrnují až 18 odlišných reakcí.1972. Reakce Briggs-Rauscher má řešení, které pravidelněZměny z bezbarvé na světle hnědou na tmavě modrou.Pokud je nastaveno pečlivě, může být 10-15 cyklů, než se usadí do rovnováhy v tmavě modré barvě.K roztoku dichromátu draselného v kyselině sírové se přidá kapka rtuti a potom se potom v blízkosti rtuti umístí železný hřebík.Film rtuti I sulfátu se vytváří na kapce, snižuje povrchové napětí a způsobuje, že se rozprostírá a dotkne se železného hřebíku.Když k tomu dojde, elektrony z hřebíku snižují síranu rtuti i zpět do rtuti, obnoví povrchové napětí a způsobí, že se blob opět stahuje a ztrácí kontakt s hřebíkem.Proces se opakuje mnohokrát, což má za následek cyklickou změnu tvaru.

Chemické hodiny hodiny jsou oblastí probíhajícího výzkumu.Zejména cyklické nebo oscilační reakce jsou velmi zajímavé o studium chemické kinetiky a samoorganizujících se systémů.Bylo spekulováno, že reakce tohoto typu mohly být zapojeny do původu života.