Механізм реакції Бєлоусова — Жаботинського

Модель Жаботинського — Корзухіна

Перша модель реакції Бєлоусова — Жаботинського була отримана в 1967 році Жаботинським и Корзухіним на основі підбору емпіричних співвідношень, які правильно описують коливання в системі. В її основі лежала знаменита консервативна модель Лотки — Вольтерри.

${\frac {dX_{1}}{dt}}=k_{1}X_{1}(C-X_{2})-k_{0}X_{1}X_{3}$

${\frac {dX_{2}}{dt}}=k_{1}X_{1}(C-X_{2})-k_{2}X_{2}$

${\frac {dX_{3}}{dt}}=k_{2}X_{2}-k_{3}X_{4}$

тут $X_{2}$ = [Ce⁴⁺], C=[Ce⁴⁺]₀ + [Ce³⁺]₀, $X_{1}$ — концентрація автокаталізатору, $X_{3}$ = [Br^-].

Брюсселятор

Коливальна динаміка моделі Брюсселятор і її моделювання з допомогою хвиль

Найпростіша модель запропонована Пригожиним, яка має коливальну динаміку.

I	A	→	X
II	B + X	→	Y + D
III	2X + Y	→	3X	(автокаталіз)
IV	X	→	E
V	A + B	→	E + D

Орегонатор

Механізм запропонований Філдом и Нойєсом є однією з найпростіших моделей і найпопулярнішою в дослідженні реакцій Бєлоусова — Жаботинського:

I		A + Y	$\longrightarrow$	X
II		X + Y	$\longrightarrow$	P
III		B + X	$\longrightarrow$	2 X + Z
IV		2 X	$\longrightarrow$	Q
V		Z	$\longrightarrow$	f Y

Відповідна система звичайних диференційних рівнянь:

${\frac {d[X]}{dt}}=k_{I}[A][Y]-k_{II}[X][Y]+k_{III}[B][X]-k_{IV}[X]^{2}$

${\frac {d[Y]}{dt}}=-k_{I}[A][Y]-k_{II}[X][Y]+fk_{V}[Z]$

${\frac {d[Z]}{dt}}=k_{III}[B][X]-k_{V}[Z]$

Ця модель демонструє найпростіші коливання, схожі на ті, що спостерігаються експериментально, але вона неспроможна показати більш складні типи коливань, наприклад складноперіодичні, або хаос.

Розширений Орегонатор

Модель Шоуалтера, Нойеса і Бар-Елі розроблялась для моделювання складноперіодичної і хаотичної поведінки реакції. Однак, хаос отримати в цій моделі не вдалось.

1		A + Y	$\leftrightarrow$	X + P
2		X + Y	$\leftrightarrow$	2 P
3		A + X	$\leftrightarrow$	2 W
4		C + W	$\leftrightarrow$	X + Z'
5		2 X	$\leftrightarrow$	A + P
6		Z'	$\rightarrow$	g Y + C

де $A$ — BrO₃^-; $X$ — HBrO₂; $Y$ — Br^-; $C$ — Ce³⁺; $Z$' — Ce⁴⁺; $W$ — BrO₂^•; $P$ — HOBr.

Повний реакційний механізм

Найповніший відомий механізм реакції є сукупністю 80-ти елементарних реакцій.

80-ти стадійний механізм реакції Бєлоусова — Жаботинського

Графічна схема

Графічна схема механізму реакції Бєлоусова — Жаботинського

Див. також

• Автоколивання
• Реакція Бєлоусова — Жаботинського
• Самоорганізація

Посилання

• Жаботинский А. М. «Концентрационные колебания». М.: Наука, 1974, 179 с.