Οι πεποιθήσεις είναι σχέσεις αιτίου και αποτελέσματος. Κόλπα αιτιωδών σχέσεων γλώσσας και δομής πεποιθήσεων

Γνωρίστε την Christina Gepting. Ένας νεαρός πεζογράφος από το Βελίκι Νόβγκοροντ. Νικητής του λογοτεχνικού βραβείου «Λύκειο» 2017 για την ιστορία «Συν Ζωή». Και επίσης φιλόλογος και μητέρα δύο κοριτσιών. Καθίσαμε με τη Χριστίνα για καφέ για να μιλήσουμε για την ίδια τη συγγραφική διαδικασία και την επιρροή της προσωπικότητας του συγγραφέα σε αυτήν.

Φωτογραφία από το προσωπικό αρχείο της Christina Gepting.

Γράφεις εδώ;

Δεν είναι εδώ. Γενικά, μερικές φορές γράφω σε ένα καφέ. Αλλά ακόμα πουθενά δεν είναι γραμμένο τόσο καλά όσο στο σπίτι. Πρόσφατα πήγα σε ένα σανατόριο στον Καύκασο - νόμιζα ότι εκεί, χωρίς δουλειά, χωρίς παιδιά, για μια ολόκληρη εβδομάδα θα έκανα μόνο αυτό που θα γράψω. Αλλά όχι.

Πώς γράφεις γενικά; Αφιερώνετε μια ώρα την ημέρα ή ενδιάμεσα στη δουλειά σας στο τρέξιμο;

Γράφω κυρίως το βράδυ. Σχεδόν όπως ο Μπουκόφσκι: «Το να κατουρείς τη μέρα είναι σαν να τρέχεις γυμνός στο δρόμο». Παρόλο που κατά τη διάρκεια της ημέρας μπορώ να εισάγω κάποιες σκέψεις στο τηλέφωνο ή μια καλή φράση που προέκυψε ξαφνικά... Αποδεικνύεται ότι γράφω πιο παραγωγικά όταν σκαλίζω κυριολεκτικά μερικές ώρες για αυτό - αφού επιστρέψω από τη δουλειά και βάλω το δικό μου κόρες στο κρεβάτι...

ανά αιώνα σύγχρονες τεχνολογίεςγράφεις απευθείας χρησιμοποιώντας gadget ή τον παλιό τρόπο, στο χαρτί; Σκέφτεσαι εκ των προτέρων την πλοκή ή σε οδηγούν οι χαρακτήρες;

Γράφω πάντα, στα Έγγραφα Google: αυτό σας επιτρέπει να επιστρέψετε στο κείμενο ανά πάσα στιγμή, να δείτε το ιστορικό των επεξεργασιών. Με το χέρι γράφω μόνο ένα συγκεκριμένο σχέδιο, μια σύνοψη μιας μελλοντικής ιστορίας ή ιστορίας. Για κάποιο λόγο, είναι πιο εύκολο να εργαστείτε με κείμενο περαιτέρω.

Ο τυπικός σας αναγνώστης - πώς τον φαντάζεστε;

Και όταν γράφεις, σκέφτεσαι τις αντιδράσεις του αναγνώστη;

Οχι, δεν το νομίζω. Άλλωστε είναι αδύνατο να προβλεφθεί η αντίδραση του αναγνώστη. Ο καθένας αντιλαμβάνεται το ύφος του κειμένου διαφορετικά, οπότε δεν έχει νόημα να το σκεφτόμαστε.

Έχοντας λάβει το βραβείο του Λυκείου, περάσατε όλη τη διαδικασία από τις πρώτες γραμμές μέχρι την έκδοση του βιβλίου και τα βραβεία στην Κόκκινη Πλατεία. Είχατε ήδη συζητήσεις για την κινηματογραφική μεταφορά της ιστορίας. Υπάρχουν πολλές εκδηλώσεις. Και ποια ήταν η πιο συναισθηματική στιγμή σε αυτό το μονοπάτι;

Έγραψα την ιστορία ακριβώς για δύο μήνες, για άλλους έξι μήνες έφερα το κείμενο στο μυαλό. Ήταν πολύ χαρούμενες μέρες για μένα: βυθίστηκα στο κείμενο σε τέτοιο βαθμό που στενοχωρήθηκα ακόμη και όταν το τελείωσα - ήταν τόσο θλιβερό να αποχωριστώ τον κεντρικό χαρακτήρα. Παρεμπιπτόντως, ίσως ανυπομονώ πολύ για την κινηματογραφική μεταφορά του "Plus Life" ακριβώς επειδή για μένα θα είναι μια ευκαιρία να ξανασυναντήσω το "αγόρι μου", αν και σε διαφορετική μορφή ...

Επιστρέφοντας στην ερώτηση, δεν υπάρχει τίποτα πιο ευχάριστο για μένα από την αίσθηση ότι το κείμενο διαμορφώνεται, οπότε θυμάμαι τη διαδικασία της εργασίας πάνω στην ιστορία ως ένα από τα πιο ικανοποιητικά κομμάτια της ζωής μου. Αν επισημάνουμε την πιο ζωντανή συναισθηματικά στιγμή, τότε, ίσως, αυτό είναι ένα επεισόδιο στο κείμενο όταν ο ήρωας συγχωρεί τη νεκρή μητέρα του, η οποία, γενικά, έγινε ο κύριος ένοχος των προβλημάτων του. Παρεμπιπτόντως, δεν επινόησα αρχικά αυτή τη σκηνή, αλλά αναβίωσα τον ήρωα, πρώτα απ 'όλα, για τον εαυτό μου. Επομένως, πιστεύω ότι ο ίδιος με οδήγησε στο να καταλάβω ότι μια τέτοια στιγμή στο κείμενο πρέπει να είναι, ότι δικαιολογείται ψυχολογικά.

Γράφεις «γιατί» ή «για να»;...

Όταν γράφω, νιώθω καλύτερα. Αν δεν γράφω, τότε αποθαρρύνομαι, δεν κοιμάμαι καλά.

Ακούω συχνά από συγγραφείς ότι τα μαθήματα σχολικής λογοτεχνίας δεν άφησαν καθόλου ζεστές αναμνήσεις. Αλλά αυτή είναι μια τέτοια ευκαιρία να αιχμαλωτίσετε τα παιδιά! Σε τι θα προσθέτατε σχολικό πρόγραμμα σπουδώνστη λογοτεχνία ή τι θα αφαιρούσες σίγουρα;

Μου φαίνεται ότι το ερώτημα δεν είναι τι να διαβάσω, αλλά πώς να το παρουσιάσω στην τάξη. Και αυτό είναι το πρόβλημα με το σχολείο. Νομίζω ότι είναι απαραίτητο ο μαθητής να μπορεί να συσχετίσει όσα λέγονται στο βιβλίο με τη δική του προσωπική εμπειρία: και το έχει ένας 13χρονος και, ακόμη περισσότερο, ένας 17χρονος.

Είπατε ότι υπήρχαν πολλοί δυνατοί υποψήφιοι στη βραχεία λίστα για το βραβείο. Δυστυχώς, οι σύγχρονοι νέοι Ρώσοι συγγραφείς είναι συνήθως γνωστοί μόνο στον δικό τους λογοτεχνικό κύκλο. Ποιος από τους σημερινούς 25-30χρονους σου φαίνεται δυνατός;

Πράγματι, η shortlist του Λυκείου ήταν πολύ δυνατή. Κείμενα των Konstantin Kupriyanov, Aida Pavlova, Sergey Kubrin, σίγουρα δεν τα θεωρώ κατώτερα από τα δικά μου. Γενικά, παρακολουθώ τη δουλειά των λογοτεχνικών συναδέλφων - πάντα ανυπομονώ για νέα πεζογραφία από τη Zhenya Dekina, την Olga Breininger, τη δική σου, τη Lena, επίσης ... Δεν θα ονομάσω όλα τα ονόματα τώρα - διαφορετικά η λίστα θα γίνει να είναι πολύ μεγάλη.

Και όσο για το ότι «δεν μας ξέρει κανείς». Στην πραγματικότητα, είναι εντάξει. Και οι συγγραφείς των καθιερωμένων, αναγνωρισμένων δασκάλων, ξέρετε, δεν συνοδεύονται από δυνατή φήμη τώρα ... Μπορεί κανείς να υποστηρίξει αν αυτό είναι δίκαιο, αλλά το γεγονός είναι: υπάρχουν πολλές διαφορετικές ψυχαγωγίες σήμερα και ένας έξυπνος αναγνώστης δεν θα προτιμά πάντα υψηλής ποιότητας πεζογραφία σε σειρά υψηλής ποιότητας. Είναι δεδομένο ότι απλά πρέπει να το αποδεχτείς.

Μια τέτοια φιλοσοφική προσέγγιση, μάλλον, διευκολύνει πολύ τη ζωή ενός νέου συγγραφέα! Και τώρα μια γρήγορη έρευνα, απαντήστε χωρίς δισταγμό. Σύμφωνα με την αρχή "Ονομάζω το συναίσθημα, και εσείς - ο συγγραφέας ή το έργο του, που συνδέετε με αυτό το συναίσθημα." Ετοιμος?

Ας δοκιμάσουμε!

Πηγαίνω. Αποθάρρυνση?

Roman Senchin, The Yeltyshevs.

Ευκολία?

Αλέξανδρος Πούσκιν, Χιονοθύελλα.

Σύγχυση?

Patrick Suskind, Dove. Αν και υπάρχει, ίσως, μια σειρά από συναισθήματα.

Φρίκη?

Βίοι Χριστιανών Αγίων.

Εμμονη ιδέα?

Τα έργα του Τσέχοφ.

Τρυφερότητα?

Πάτρικ Σάσκιντ, «Κοντραμπάσο». Υπάρχει πολύς Suskind, αλλά, για κάποιο λόγο, οι στίχοι του είναι οι πρώτοι που καταλήγουν σε αυτά τα συναισθήματα.

Μια ενδιαφέρουσα λίστα! Ευχαριστώ για την κουβέντα! Εάν βρίσκεστε στη Μόσχα, επισκεφθείτε τη σχολή μας.

Έλενα Τουλούσεβα

>> Χημεία: Γιατί γίνονται χημικές αντιδράσεις

Η πρόβλεψη της πιθανότητας μιας συγκεκριμένης αντίδρασης είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα που αντιμετωπίζουν οι χημικοί.

Σε χαρτί, μπορείτε να γράψετε την εξίσωση οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης («το χαρτί θα αντέξει τα πάντα»), αλλά είναι πρακτικά δυνατή μια τέτοια αντίδραση;

Σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, κατά την πυροδότηση ασβεστόλιθου: CaCO3 -\u003e CaO + CO2), αρκεί να αυξηθεί η θερμοκρασία για να ξεκινήσει η αντίδραση, ενώ σε άλλες (για παράδειγμα, η αναγωγή του ασβεστίου από το οξείδιο του με υδρογόνο: CaO + H2 -\u003e Ca + H20), η αντίδραση δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί σε καμία περίπτωση!

Η πειραματική επαλήθευση της πιθανότητας να συμβεί μια συγκεκριμένη αντίδραση κάτω από διαφορετικές συνθήκες είναι μια επίπονη και αναποτελεσματική εργασία. Μπορείτε όμως να απαντήσετε θεωρητικά σε μια τέτοια ερώτηση, με βάση τους νόμους της χημικής θερμοδυναμικής (που συναντήσατε στα μαθήματα φυσικής).

Ένας από τους πιο σημαντικούς νόμους της φύσης (ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής) είναι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας: η ενέργεια δεν προκύπτει από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται χωρίς ίχνος, αλλά περνά μόνο από τη μια μορφή στην άλλη.

Στη γενική περίπτωση, η ενέργεια ενός αντικειμένου αποτελείται από τους τρεις κύριους τύπους του: κινητική, δυναμική και εσωτερική. Ποιος από αυτούς τους τύπους είναι πιο σημαντικός όταν εξετάζουμε χημικές αντιδράσεις; Φυσικά, εσωτερική ενέργεια (ε)! Εξάλλου, αποτελείται από την κινητική ενέργεια της κίνησης ατόμων, μορίων, ιόντων. από την ενέργεια της αμοιβαίας έλξης και απώθησής τους. από την ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, την έλξη τους προς τον πυρήνα, την αμοιβαία απώθηση ηλεκτρονίων και πυρήνων, καθώς και την ενδοπυρηνική ενέργεια.

Γνωρίζετε ότι στις χημικές αντιδράσεις κάποιοι χημικοί δεσμοί σπάνε και άλλοι σχηματίζονται. αυτό αλλάζει την ηλεκτρονική κατάσταση των ατόμων, την αμοιβαία θέση τους, και επομένως η εσωτερική ενέργεια των προϊόντων αντίδρασης διαφέρει από την εσωτερική ενέργεια των αντιδρώντων.

Ας εξετάσουμε δύο πιθανές περιπτώσεις.

1. Αντιδραστήρια Ε > Προϊόντα Ε. Με βάση το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας αντίδρασης, η ενέργεια πρέπει να απελευθερωθεί στο περιβάλλον: ο αέρας, ένας δοκιμαστικός σωλήνας, ένας κινητήρας αυτοκινήτου και τα προϊόντα αντίδρασης θερμαίνονται.

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες απελευθερώνεται ενέργεια και θερμαίνεται το περιβάλλον ονομάζονται εξώθερμες (Εικ. 23).

2. Αντιδραστήρια Ε< Е продуктов. Исходя из закона сохранения энергии, следует предположить, что исходные вещества при таких процессах должны поглощать энергию из окружающей среды, температура реагирующей системы должна понижаться.

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες απορροφάται ενέργεια από το περιβάλλον ονομάζονται ενδόθερμες.

Η ενέργεια που απελευθερώνεται ή απορροφάται σε μια χημική αντίδραση ονομάζεται, όπως γνωρίζετε, θερμική επίδραση αυτής της αντίδρασης. Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται παντού, αν και θα ήταν πιο ακριβές να μιλήσουμε για την ενεργειακή επίδραση της αντίδρασης.

Η θερμική επίδραση μιας αντίδρασης εκφράζεται σε μονάδες ενέργειας. Η ενέργεια μεμονωμένων ατόμων και μορίων είναι ασήμαντη ποσότητα. Επομένως, οι θερμικές επιδράσεις των αντιδράσεων συνήθως αποδίδονται σε εκείνες τις ποσότητες ουσιών που ορίζονται από την εξίσωση και εκφράζονται σε J ή kJ.

Η εξίσωση μιας χημικής αντίδρασης, στην οποία υποδεικνύεται το φαινόμενο της θερμότητας, όπως ήδη γνωρίζετε, ονομάζεται θερμοχημική εξίσωση.

Για παράδειγμα, η θερμοχημική εξίσωση:

2Η2 + 02 = 2Η20 + 484 kJ

Η γνώση των θερμικών επιδράσεων των χημικών αντιδράσεων έχει μεγάλη πρακτική σημασία. Για παράδειγμα, όταν σχεδιάζετε έναν χημικό αντιδραστήρα, είναι σημαντικό να παρέχεται είτε εισροή ενέργειας για την υποστήριξη της αντίδρασης με θέρμανση του αντιδραστήρα ή, αντίθετα, αφαίρεση της περίσσειας θερμότητας, έτσι ώστε ο αντιδραστήρας να μην υπερθερμαίνεται με όλες τις επακόλουθες συνέπειες. , μέχρι έκρηξης.

Εάν η αντίδραση λαμβάνει χώρα μεταξύ απλών μορίων, τότε είναι αρκετά απλό να υπολογιστεί η επίδραση της θερμότητας της αντίδρασης.

Για παράδειγμα:

H2 + Cl2 -> 2HCl

Η ενέργεια δαπανάται για τη διάσπαση δύο χημικών δεσμών H-H και Cl-Cl, η ενέργεια απελευθερώνεται όταν σχηματίζονται δύο χημικοί δεσμοί H-Cl. Στους χημικούς δεσμούς συγκεντρώνεται το πιο σημαντικό συστατικό της εσωτερικής ενέργειας της ένωσης. Γνωρίζοντας τις ενέργειες αυτών των δεσμών, είναι δυνατό να ανακαλύψουμε τη θερμική επίδραση της αντίδρασης (Fr) από τη διαφορά.

En-n = 436 kJ/mol, Ecl-cl = 240 kJ/mol,

Ensl = 430 kJ/mol,

Q p \u003d 2 430 - 1 436 - 1 240 \u003d 184 kJ.

Επομένως, αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη.

Και πώς, για παράδειγμα, να υπολογιστεί η θερμική επίδραση της αντίδρασης αποσύνθεσης του ανθρακικού ασβεστίου; Εξάλλου, αυτή είναι μια ένωση μη μοριακής δομής. Πώς να προσδιορίσετε ακριβώς ποιοι δεσμοί και πόσοι από αυτούς καταστρέφονται, ποια είναι η ενέργειά τους, ποιοι δεσμοί και πόσοι από αυτούς σχηματίζονται στο οξείδιο του ασβεστίου;

Για τον υπολογισμό των θερμικών επιδράσεων των αντιδράσεων, χρησιμοποιούνται οι τιμές των θερμοτήτων σχηματισμού όλων των χημικών ενώσεων που συμμετέχουν στην αντίδραση (αρχικές και προϊόντα).

Η θερμότητα σχηματισμού μιας ένωσης (Qobr) είναι η θερμική επίδραση της αντίδρασης σχηματισμού ενός mol μιας ένωσης από απλές ουσίες που είναι σταθερές υπό τυπικές συνθήκες (25 ° C, 1 atm.).

Υπό αυτές τις συνθήκες, η θερμότητα σχηματισμού απλών ουσιών είναι εξ ορισμού μηδέν.

С + 02 = С02 + 394 kJ

0,5T2 + 0,502 = N0 - 90 kJ,

όπου 394 kJ και -90 kJ είναι οι θερμότητες σχηματισμού CO2 και N0, αντίστοιχα.

Εάν μια δεδομένη χημική ένωση μπορεί να ληφθεί απευθείας από απλές ουσίες και η αντίδραση προχωρά ποσοτικά (απόδοση 100% προϊόντων), αρκεί να πραγματοποιηθεί η αντίδραση και να μετρηθεί η θερμική της επίδραση χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή - ένα θερμιδόμετρο. Έτσι προσδιορίζονται οι θερμότητες σχηματισμού πολλών οξειδίων, χλωριδίων, σουλφιδίων κλπ. Ωστόσο, η συντριπτική πλειονότητα των χημικών ενώσεων είναι δύσκολο ή αδύνατο να ληφθεί απευθείας από απλές ουσίες.

Για παράδειγμα, η καύση άνθρακα σε οξυγόνο, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί το Qabr μονοξείδιο του άνθρακα CO, αφού υπάρχει πάντα μια διαδικασία πλήρους οξείδωσης. Σε αυτή την περίπτωση, ο νόμος που διατύπωσε τον περασμένο αιώνα ο ακαδημαϊκός της Αγίας Πετρούπολης G. I. Hess έρχεται να σώσει.

Η θερμική επίδραση μιας χημικής αντίδρασης δεν εξαρτάται από τα ενδιάμεσα στάδια (υπό την προϋπόθεση ότι τα αρχικά υλικά και τα προϊόντα αντίδρασης είναι τα ίδια).

Η γνώση των θερμοτήτων σχηματισμού των ενώσεων καθιστά δυνατό τον υπολογισμό της σχετικής σταθερότητάς τους, καθώς και τον υπολογισμό των θερμικών επιδράσεων των αντιδράσεων.

Η θερμική επίδραση μιας χημικής αντίδρασης είναι ίση με το άθροισμα των θερμοτήτων σχηματισμού όλων των προϊόντων αντίδρασης μείον το άθροισμα των θερμοτήτων σχηματισμού όλων των αντιδρώντων (λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές στην εξίσωση της αντίδρασης).

Το ανθρώπινο σώμα είναι ένας μοναδικός «χημικός αντιδραστήρας» στον οποίο λαμβάνει χώρα μια μεγάλη ποικιλία χημικών αντιδράσεων. Η κύρια διαφορά τους από τις διεργασίες που γίνονται σε δοκιμαστικό σωλήνα, φιάλη, βιομηχανική εγκατάσταση είναι ότι στον οργανισμό όλες οι αντιδράσεις προχωρούν υπό «ήπιες» συνθήκες (ατμοσφαιρική πίεση, χαμηλή θερμοκρασία), ενώ σχηματίζονται ελάχιστα επιβλαβή υποπροϊόντα.

Η διαδικασία οξείδωσης οργανικών ουσιών με οξυγόνο είναι η κύρια πηγή ενέργειας και τα κύρια τελικά προϊόντα της είναι το CO2 και το H20.

Αυτή η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι μεγάλη ποσότητα και αν η τροφή οξειδωθεί στο σώμα γρήγορα και πλήρως, τότε μερικά κομμάτια ζάχαρης που καταναλώνονταν θα προκαλούσαν υπερθέρμανση του σώματος. Αλλά οι βιοχημικές διεργασίες, η συνολική θερμική επίδραση των οποίων, σύμφωνα με το νόμο του Hess, δεν εξαρτάται από τον μηχανισμό και είναι μια σταθερή τιμή, προχωρούν σε βήματα, σαν να εκτείνονται στο χρόνο. Επομένως, το σώμα δεν «καίγεται», αλλά ξοδεύει οικονομικά αυτήν την ενέργεια σε ζωτικές διαδικασίες. Συμβαίνει όμως πάντα έτσι;

Κάθε άτομο θα πρέπει τουλάχιστον κατά προσέγγιση να φανταστεί πόση ενέργεια εισέρχεται στο σώμα του με το φαγητό και πόση ξοδεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Ένα από τα βασικά της ορθολογικής διατροφής είναι το εξής: η ποσότητα ενέργειας που παρέχεται με τα τρόφιμα δεν πρέπει να υπερβαίνει την κατανάλωση ενέργειας (ή να είναι μικρότερη) περισσότερο από 5%, διαφορετικά ο μεταβολισμός διαταράσσεται, ένα άτομο παχαίνει ή χάνει βάρος.

Το ενεργειακό ισοδύναμο του τροφίμου είναι η περιεκτικότητά του σε θερμίδες, εκφρασμένη σε χιλιοθερμίδες ανά 100 g προϊόντος (συχνά αναφέρεται στη συσκευασία, μπορεί επίσης να βρεθεί σε ειδικούς οδηγούς και βιβλία μαγειρικής). Και η κατανάλωση ενέργειας στο σώμα εξαρτάται από την ηλικία, το φύλο, την ένταση του τοκετού. Για παράδειγμα, μια γυναίκα (γραμματέας, λογιστής) χρειάζεται περίπου 2100 kcal την ημέρα και ένας άνδρας (ξυλοκόπος, εργάτης σκυροδέματος, ανθρακωρύχος) χρειάζεται περίπου 4300 kcal την ημέρα.

Η πιο χρήσιμη τροφή με χαμηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες, αλλά με την παρουσία όλων των συστατικών στα τρόφιμα (πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, ορυκτά, βιταμίνες, ιχνοστοιχεία).

Η ενεργειακή αξία των προϊόντων διατροφής και η θερμογόνος δύναμη των καυσίμων συνδέονται με εξώθερμες αντιδράσεις οξείδωσής τους. Η κινητήρια δύναμη πίσω από τέτοιες αντιδράσεις είναι η «τάση» του συστήματος προς την κατάσταση με τη χαμηλότερη εσωτερική ενέργεια.

Οι εξώθερμες αντιδράσεις ξεκινούν αυθόρμητα ή απαιτείται μόνο μια μικρή «ώθηση» - μια αρχική παροχή ενέργειας.

Και ποια είναι τότε η κινητήρια δύναμη πίσω από τις ενδόθερμες αντιδράσεις, κατά τις οποίες η θερμική ενέργεια προέρχεται από το περιβάλλον και αποθηκεύεται στα προϊόντα της αντίδρασης, μετατρέποντας την εσωτερική τους ενέργεια; Αυτή η «δύναμη» συνδέεται με την επιθυμία οποιουδήποτε συστήματος στην πιο πιθανή κατάσταση, η οποία χαρακτηρίζεται από μέγιστη αταξία, ονομάζεται εντροπία. Για παράδειγμα, τα μόρια που συνθέτουν τον αέρα δεν πέφτουν στη Γη, αν και η ελάχιστη δυναμική ενέργεια κάθε μορίου αντιστοιχεί στη χαμηλότερη θέση του, αφού η επιθυμία για την πιο πιθανή κατάσταση κάνει τα μόρια να κατανέμονται τυχαία στο διάστημα.

Φανταστείτε ότι ρίξατε διαφορετικούς ξηρούς καρπούς σε ένα ποτήρι. Είναι πρακτικά αδύνατο να επιτευχθεί η διαστρωμάτωση, η τακτοποίηση τους κατά το κούνημα, αφού σε αυτή την περίπτωση το σύστημα θα τείνει στην πιο πιθανή κατάσταση στην οποία αυξάνεται η αταξία στο σύστημα, οπότε τα καρύδια θα αναμειγνύονται πάντα. Επιπλέον, όσο περισσότερα σωματίδια έχουμε, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα διαταραχής. Η υψηλότερη τάξη στα χημικά συστήματα βρίσκεται σε έναν ιδανικό κρύσταλλο σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Η εντροπία λέγεται ότι είναι μηδέν σε αυτή την περίπτωση. Με την αύξηση της θερμοκρασίας σε έναν κρύσταλλο, οι τυχαίες δονήσεις των ατόμων (μόρια, ιόντα) αρχίζουν να αυξάνονται. Η εντροπία αυξάνεται. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα έντονα τη στιγμή της τήξης κατά τη μετάβαση από ένα στερεό σε ένα υγρό, και ακόμη περισσότερο τη στιγμή της εξάτμισης κατά τη μετάβαση από ένα υγρό σε ένα αέριο.

Η εντροπία των αερίων υπερβαίνει σημαντικά την εντροπία των υγρών και ακόμη περισσότερων στερεών σωμάτων. Εάν χύσετε λίγη βενζίνη σε έναν κλειστό χώρο, όπως ένα γκαράζ, σύντομα θα το μυρίσετε σε όλο το δωμάτιο. Η εξάτμιση (ενδόθερμη διεργασία) και η διάχυση συμβαίνει, η τυχαία κατανομή των ατμών της βενζίνης σε όλο τον όγκο. Οι ατμοί της βενζίνης έχουν μεγαλύτερη εντροπία από τα υγρά.

Η διαδικασία βρασμού του νερού από ενεργειακή άποψη είναι επίσης μια ενδόθερμη διαδικασία, αλλά είναι ευεργετική από την άποψη της αύξησης της εντροπίας όταν ένα υγρό μετατρέπεται σε ατμό. Σε θερμοκρασία 100 °C ο συντελεστής εντροπίας «σφίγγει» τον ενεργειακό παράγοντα – το νερό αρχίζει να βράζει – οι υδρατμοί έχουν μεγαλύτερη εντροπία σε σχέση με το υγρό νερό.

Πίνακας 11 Μερικές τιμές της τυπικής μοριακής εντροπίας

Εξετάζοντας τα δεδομένα στον Πίνακα 11, παρατηρήστε πόσο χαμηλή είναι η τιμή της εντροπίας για ένα διαμάντι που έχει πολύ κανονική δομή. Ουσίες σχηματίστηκαν πάνω

Τυπική μοριακή εντροπία- αυτή είναι η τιμή εντροπίας για 1 mol μιας ουσίας σε θερμοκρασία 298 K και πίεση 10 5 Pa.

σύνθετα σωματίδια, έχουν πολύ υψηλές τιμές εντροπίας. Για παράδειγμα, η εντροπία του αιθανίου είναι μεγαλύτερη από την εντροπία του μεθανίου. Ενδόθερμες αντιδράσεις είναι ακριβώς εκείνες οι αντιδράσεις στις οποίες παρατηρείται μια αρκετά ισχυρή αύξηση της εντροπίας, για παράδειγμα, λόγω του σχηματισμού αερίων προϊόντων από υγρές ή στερεές ουσίες ή λόγω αύξησης του αριθμού των σωματιδίων. Για παράδειγμα:

CaCO3 -> CaO + CO2 - Q

Ας βγάλουμε συμπεράσματα:

1. Η κατεύθυνση μιας χημικής αντίδρασης καθορίζεται από δύο παράγοντες: την επιθυμία μείωσης της εσωτερικής ενέργειας με την απελευθέρωση ενέργειας και την επιθυμία για μέγιστη αταξία, δηλαδή αύξηση της εντροπίας.

2. Μια ενδόθερμη αντίδραση μπορεί να καταστραφεί εάν συνοδεύεται από αύξηση της εντροπίας.

3. Η εντροπία αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και είναι ιδιαίτερα ισχυρή κατά τις μεταβάσεις φάσης: στερεό - υγρό, στερεό - αέριο.

4. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία στην οποία διεξάγεται η αντίδραση, τόσο πιο σημαντικός θα συγκριθεί ο συντελεστής εντροπίας με τον συντελεστή ενέργειας.

Υπάρχουν πειραματικές και θεωρητικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό των εντροπιών διαφόρων χημικών ενώσεων. Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους, είναι δυνατό να ποσοτικοποιηθούν οι μεταβολές της εντροπίας κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης αντίδρασης με τρόπο παρόμοιο με τον τρόπο που γίνεται για τη θερμότητα μιας αντίδρασης. Ως αποτέλεσμα, καθίσταται δυνατή η πρόβλεψη της κατεύθυνσης μιας χημικής αντίδρασης (Πίνακας 12).

Συγκεντρώθηκαν ειδικά στοιχεία αναφοράς, τα οποία περιλαμβάνουν συγκριτικό χαρακτηριστικόαυτές οι τιμές λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία.

Ας επιστρέψουμε στην περίπτωση Νο. 2 (βλ. Πίνακα 12).

Όλη η ζωή στον πλανήτη μας - από ιούς και βακτήρια μέχρι ανθρώπους - αποτελείται από εξαιρετικά οργανωμένη ύλη, η οποία είναι πιο διατεταγμένη από τον περιβάλλοντα κόσμο. Για παράδειγμα, πρωτεΐνη. Θυμηθείτε τις δομές του: πρωτοβάθμια, δευτερεύουσα, τριτογενής. Γνωρίζετε ήδη καλά την «ουσία της κληρονομικότητας» - το DNA, τα μόρια του οποίου αποτελούνται από δομικές μονάδες που βρίσκονται σε μια αυστηρά καθορισμένη αλληλουχία. Αυτό σημαίνει ότι η σύνθεση μιας πρωτεΐνης ή DNA συνοδεύεται από τεράστια μείωση της εντροπίας.

Πίνακας 12 Η πιθανότητα να συμβούν χημικές αντιδράσεις ανάλογα με τη μεταβολή της ενέργειας και της εντροπίας

Επιπλέον, το αρχικό δομικό υλικό για την ανάπτυξη φυτών και ζώων σχηματίζεται στα ίδια τα φυτά από νερό H20 και διοξείδιο του άνθρακα CO2 στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης:

6H20 + 6C02(g) -> C6H1206 + 602(g)

Σε αυτή την αντίδραση, η εντροπία μειώνεται, η αντίδραση προχωρά με την απορρόφηση της φωτεινής ενέργειας. Η διαδικασία λοιπόν είναι ενδόθερμη! Έτσι, οι αντιδράσεις στις οποίες οφείλουμε τη ζωή είναι θερμοδυναμικά απαγορευμένες. Αλλά έρχονται! Και σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται η ενέργεια των κβαντών φωτός στην ορατή περιοχή του φάσματος, η οποία είναι πολύ μεγαλύτερη από τη θερμική ενέργεια (υπέρυθρα κβάντα). Στη φύση, οι ενδόθερμες αντιδράσεις με φθίνουσα εντροπία, όπως μπορείτε να δείτε, προχωρούν υπό ορισμένες συνθήκες. Οι χημικοί δεν μπορούν ακόμη να δημιουργήσουν τέτοιες συνθήκες τεχνητά.

1. Η καύση 7 g αιθυλενίου απελευθερώνει 350 kJ θερμότητας. Προσδιορίστε τη θερμική επίδραση της αντίδρασης.

2. Θερμοχημική εξίσωση για την αντίδραση πλήρους καύσης ακετυλενίου:

2C2H2 + 502 = 4C02 + 2H20 + 2610 kJ Πόση θερμότητα απελευθερώνεται όταν χρησιμοποιούνται 1,12 λίτρα ακετυλίνης;

3. Όταν 18 g αλουμινίου συνδυάζονται με οξυγόνο, απελευθερώνονται 547 kJ θερμότητας. Να γράψετε μια θερμοχημική εξίσωση για αυτή την αντίδραση.

4. Με βάση το γεγονός ότι κατά την καύση 6,5 g ψευδαργύρου, απελευθερώνεται θερμότητα ίση με 34,8 kJ, προσδιορίστε τη θερμότητα σχηματισμού οξειδίου του ψευδαργύρου.

5*. Προσδιορίστε τη θερμική επίδραση της αντίδρασης:

2C2H6(g) + 702(g) -> 4C02(g) + 6H20(g), εάν

Qabr (Η20) (g) = 241,8 kJ/mol;

Qobr (CO2) (g) = 393,5 kJ/mol;

Qobr (С2Н6) (g) = 89,7 kJ/mol.

6*. Προσδιορίστε τη θερμότητα σχηματισμού του αιθυλενίου εάν

C (tv) + 02 (g) \u003d C02 (g) + 393,5 kJ,

H2(g) + 0,502 (g) = H20 + 241,8 kJ,

С2Н4(g) + 302(g) = 2С02(g) + 2Н20(g) + 1323 kJ.

7*. Υπολογίστε τις θερμικές επιδράσεις των αντιδράσεων που συμβαίνουν στο σώμα:

α) C6H1206(t) -> 2C2H5OH(g) + 2C02(g);

β) С6Н1206 (s) + 602 (g) -> 6С02 (g) + 6Н20 (l), εάν Qar (H20) (l) = 285,8 kJ/mol;

Q arr (C02)(g) (βλ. προβλήματα 5 και 6), Q arr (С2Н50Н)(g) = 277,6 kJ/mol. Q arr (С6Н1206) (t) = 1273 kJ/mol.

οκτώ*. Με βάση τα ακόλουθα δεδομένα:

FeO(t) + CO(g) -> Fe(t) + CO2(g) + 18,2 kJ, 2CO(g) + 02(g) -> 2CO2(g) + 566 kJ, Q arr(H2O) (g ) = 241,8 kJ/mol, υπολογίστε τη θερμική επίδραση της αντίδρασης:

FeO(t) + H2(g) -> Fe(t) + H20(g).

παρουσίαση μαθήματος

Η αντίληψη των αιτιακών σχέσεων βασίζεται στα μοντέλα μας για τον κόσμο. Η αποτελεσματική ανάλυση, έρευνα και μοντελοποίηση κάθε είδους περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των αιτιών των παρατηρούμενων φαινομένων. Τα αίτια είναι τα βασικά στοιχεία που ευθύνονται για την εμφάνιση και την ύπαρξη ενός συγκεκριμένου φαινομένου ή κατάστασης. Για παράδειγμα, η επιτυχής επίλυση προβλημάτων βασίζεται στην εύρεση και την εξεύρεση της αιτίας (ή των αιτιών) ενός μεμονωμένου συμπτώματος ή ενός συνόλου συμπτωμάτων αυτού του προβλήματος. Έχοντας προσδιορίσει την αιτία αυτής ή εκείνης της επιθυμητής ή προβληματικής κατάστασης, καθορίζετε επίσης το σημείο εφαρμογής των προσπαθειών σας.

Για παράδειγμα, εάν πιστεύετε ότι ένα εξωτερικό αλλεργιογόνο είναι η αιτία της αλλεργίας σας, προσπαθήστε να αποφύγετε αυτό το αλλεργιογόνο. Πιστεύοντας ότι η απελευθέρωση ισταμίνης είναι η αιτία της αλλεργίας, αρχίζετε να παίρνετε αντιισταμινικά. Εάν πιστεύετε ότι η αλλεργία προκαλείται από το στρες, θα προσπαθήσετε να μειώσετε αυτό το άγχος.

Οι πεποιθήσεις μας για την αιτία και το αποτέλεσμα αντανακλώνται σε ένα γλωσσικό πρότυπο που περιγράφει ρητά ή σιωπηρά την αιτιώδη σχέση μεταξύ δύο εμπειριών ή φαινομένων. Όπως και στην περίπτωση των μιγαδικών ισοδυνάμων, στο επίπεδο των βαθιών δομών τέτοιες σχέσεις μπορεί να είναι ακριβείς ή ανακριβείς. Για παράδειγμα, από τη δήλωση «Η κριτική θα τον κάνει να σεβαστεί τους κανόνες» δεν είναι ξεκάθαρο πώς ακριβώς μια κριτική μπορεί να προκαλέσει στο εν λόγω άτομο να αναπτύξει σεβασμό για ορισμένους κανόνες. Μια τέτοια κριτική μπορεί εξίσου εύκολα να έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Αυτή η δήλωση παραλείπει πάρα πολλούς δυνητικά σημαντικούς κρίκους στη λογική αλυσίδα.

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι όλοι οι ισχυρισμοί περί αιτιώδους συνάφειας είναι αβάσιμοι. Κάποια από αυτά είναι καλά θεμελιωμένα, αλλά δεν έχουν ολοκληρωθεί. Άλλα έχουν νόημα μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Στην πραγματικότητα, οι δηλώσεις για αιτιώδεις σχέσεις είναι μια από τις μορφές των αορίστων ρημάτων. Ο κύριος κίνδυνος είναι ότι τέτοιες δηλώσεις είναι υπεραπλουστευμένες ή/και επιφανειακές. Όμως τα περισσότερα φαινόμενα προκύπτουν ως αποτέλεσμα πολλών αιτιών, και όχι μίας, αφού πολύπλοκα συστήματα (π.χ. νευρικό σύστημαανθρώπινο) αποτελούνται από πολλές διμερείς σχέσεις αιτίου-αποτελέσματος.

Επιπλέον, τα στοιχεία της αιτιακής αλυσίδας μπορεί να έχουν ατομική «πρόσθετη ενέργεια». Δηλαδή, καθένα από αυτά είναι προικισμένο με τη δική του πηγή ενέργειας και η αντίδρασή του δεν μπορεί να προβλεφθεί. Εξαιτίας αυτού, το σύστημα γίνεται πολύ πιο περίπλοκο, καθώς η ενέργεια δεν μπορεί να διανεμηθεί αυτόματα μέσω αυτού. Όπως τόνισε ο Gregory Bateson, αν κλωτσάς μια μπάλα, μπορείς να προβλέψεις που θα πάει υπολογίζοντας τη γωνία πρόσκρουσης, την ποσότητα δύναμης που εφαρμόζεται στην μπάλα, την τριβή στην επιφάνεια κ.λπ. «κλωτσάς ένα σκυλί, είναι στην ίδια γωνία. , με την ίδια δύναμη, στην ίδια επιφάνεια κ.λπ. - είναι πολύ πιο δύσκολο να μαντέψεις πώς θα τελειώσει το θέμα, αφού ο σκύλος έχει τη δική του «έξτρα ενέργεια».

Συχνά τα αίτια είναι λιγότερο προφανή, ευρύτερα και πιο συστηματικά από το φαινόμενο ή το σύμπτωμα που ερευνάται. Ειδικότερα, ο λόγος για τη μείωση της παραγωγής ή των κερδών μπορεί να οφείλεται σε ανταγωνισμό, προβλήματα διαχείρισης, θέματα ηγεσίας, αλλαγή στρατηγικών μάρκετινγκ, αλλαγή τεχνολογίας, καναλιών επικοινωνίας ή κάτι άλλο.

Το ίδιο ισχύει για πολλές από τις πεποιθήσεις μας για την αντικειμενική πραγματικότητα. Δεν μπορούμε να δούμε, να ακούσουμε ή να αισθανθούμε την αλληλεπίδραση μοριακών σωματιδίων, βαρυτικών ή ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Μπορούμε μόνο να αντιληφθούμε και να μετρήσουμε τις εκδηλώσεις τους. Για να εξηγήσουμε αυτές τις επιπτώσεις, εισάγουμε την έννοια της «βαρύτητας». Έννοιες όπως «βαρύτητα», «ηλεκτρομαγνητικό πεδίο», «άτομα», «αιτιακές σχέσεις», «ενέργεια», ακόμη και «χρόνος» και «χώρος» δημιουργούνται σε μεγάλο βαθμό αυθαίρετα από τη φαντασία μας (και όχι από τον έξω κόσμο) προκειμένου να ταξινομήσουμε και να οργανώσουμε τις αισθητηριακές μας εμπειρίες. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έγραψε:

Ο Χιουμ είδε ξεκάθαρα ότι ορισμένες έννοιες (για παράδειγμα, η αιτιότητα) δεν μπορούν να συναχθούν λογικά από τα δεδομένα της εμπειρίας... Όλες οι έννοιες, ακόμη και αυτές που βρίσκονται πιο κοντά στην εμπειρία μας, είναι αυθαίρετα επιλεγμένες συμβάσεις από την άποψη της λογικής.

Το νόημα της δήλωσης του Αϊνστάιν είναι ότι οι αισθήσεις μας πραγματικά δεν μπορούν να αντιληφθούν τίποτα σαν «αιτίες», αντιλαμβάνονται μόνο το γεγονός ότι το πρώτο γεγονός συνέβη πρώτο και μετά από αυτό το δεύτερο. Για παράδειγμα, η σειρά των γεγονότων μπορεί να θεωρηθεί ως: «ένας άντρας κόβει ένα δέντρο με ένα τσεκούρι», μετά «ένα δέντρο πέφτει» ή «μια γυναίκα λέει κάτι σε ένα παιδί», μετά «ένα παιδί αρχίζει να κλαίει », ή «συμβαίνει έκλειψη ηλίου και την επόμενη μέρα - σεισμός». Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, μπορούμε να πούμε ότι «ένας άνδρας έκανε να πέσει ένα δέντρο», «μια γυναίκα έκανε ένα παιδί να κλάψει», «μια έκλειψη ηλίου προκάλεσε σεισμό». Ωστόσο, αντιλαμβανόμαστε μόνο την αλληλουχία των γεγονότων, αλλά όχι την αιτία, η οποία είναι μια αυθαίρετα επιλεγμένη εσωτερική κατασκευή που εφαρμόζεται στην αντιληπτή σχέση. Με την ίδια επιτυχία, μπορεί κανείς να πει ότι «η δύναμη της βαρύτητας έγινε η αιτία της πτώσης του δέντρου», «ο λόγος που το παιδί άρχισε να κλαίει ήταν οι εξαπατημένες προσδοκίες του» ή «η αιτία του σεισμού ήταν οι δυνάμεις που ενεργούσαν στην επιφάνεια της γης από μέσα», - ανάλογα με τις επιλεγμένες συντεταγμένες του συστήματος.

Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, οι θεμελιώδεις νόμοι αυτού του κόσμου, τους οποίους λαμβάνουμε υπόψη όταν ενεργούμε σε αυτόν, δεν υπόκεινται σε παρατήρηση στο πλαίσιο της εμπειρίας μας. Σύμφωνα με τα λόγια του Αϊνστάιν, «μια θεωρία μπορεί να ελεγχθεί από την εμπειρία, αλλά είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια θεωρία με βάση την εμπειρία».

Αυτό το δίλημμα ισχύει εξίσου για την ψυχολογία, τη νευροεπιστήμη και πιθανώς κάθε άλλο πεδίο επιστημονικής έρευνας. Όσο πλησιάζουμε στις πραγματικές πρωταρχικές σχέσεις και νόμους που καθορίζουν και διέπουν την εμπειρία μας, τόσο απομακρυνόμαστε από οτιδήποτε υπόκειται στην άμεση αντίληψη. Δεν μπορούμε να νιώσουμε φυσικά τους θεμελιώδεις νόμους και αρχές που διέπουν τη συμπεριφορά και την αντίληψή μας, αλλά μόνο τις συνέπειές τους. Αν ο εγκέφαλος προσπαθήσει να αντιληφθεί τον εαυτό του, το μόνο και αναπόφευκτο αποτέλεσμα θα είναι οι λευκές κηλίδες.

Το άρθρο που δημοσιεύεται εδώ δεν είναι ένα δημοφιλές επιστημονικό άρθρο. Αυτό είναι το κείμενο του πρώτου μηνύματος για μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη: μια περιοδικής δράσης, ταλαντευόμενη χημική αντίδραση. Αυτό το κείμενο δεν δημοσιεύτηκε. Ο συγγραφέας έστειλε το χειρόγραφό του το 1951 σε ένα επιστημονικό περιοδικό. Οι συντάκτες έστειλαν το άρθρο για έλεγχο και έλαβαν αρνητική κριτική. Αιτία: η αντίδραση που περιγράφεται στο άρθρο είναι αδύνατη... Μόλις το 1959, μια σύντομη περίληψη δημοσιεύτηκε σε μια ελάχιστα γνωστή συλλογή. Οι συντάκτες του «Χημεία και Ζωή» δίνουν στον αναγνώστη την ευκαιρία να εξοικειωθεί με το κείμενο και την ασυνήθιστη μοίρα της πρώτης αναφοράς μιας μεγάλης ανακάλυψης.
Ο Ακαδημαϊκός I.V. Πετριάνοφ

ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ
ΚΑΙ Ο ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΟΥ

B.P. Μπελούσοφ

Όπως είναι γνωστό, οι αργά εμφανιζόμενες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μπορούν να επιταχυνθούν πολύ αισθητά, για παράδειγμα, με την εισαγωγή σχετικά μικρών ποσοτήτων μιας τρίτης ουσίας - ενός καταλύτη. Το τελευταίο συνήθως αναζητείται εμπειρικά και είναι, σε κάποιο βαθμό, ειδικό για ένα δεδομένο σύστημα αντίδρασης.

Κάποια βοήθεια στην εύρεση ενός τέτοιου καταλύτη μπορεί να παρασχεθεί από τον κανόνα σύμφωνα με τον οποίο το κανονικό δυναμικό του επιλέγεται ως ο μέσος όρος μεταξύ των δυνατοτήτων των ουσιών που αντιδρούν στο σύστημα. Αν και αυτός ο κανόνας απλοποιεί την επιλογή ενός καταλύτη, δεν επιτρέπει ακόμη να προβλέψει κανείς εκ των προτέρων και με βεβαιότητα εάν η ουσία που επιλέγεται με αυτόν τον τρόπο θα είναι πράγματι θετικός καταλύτης για ένα δεδομένο σύστημα οξειδοαναγωγής, και εάν είναι κατάλληλο, είναι άγνωστο ακόμα, σε ποιο βαθμό θα δείξει την ενεργό δράση του στο επιλεγμένο σύστημα.

Πρέπει να υποτεθεί ότι, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, ένας εξαιρετικός καταλύτης θα έχει επίδραση τόσο στην οξειδωτική του μορφή όσο και στην ανηγμένη του μορφή. Επιπλέον, η οξειδωμένη μορφή του καταλύτη, προφανώς, θα πρέπει να αντιδρά εύκολα με τον αναγωγικό παράγοντα της κύριας αντίδρασης και η ανηγμένη του μορφή - με τον οξειδωτικό παράγοντα.

Στο σύστημα βρωμικού με κιτρικό, τα ιόντα δημητρίου πληρούν πλήρως τις παραπάνω συνθήκες και επομένως, σε κατάλληλο pH του διαλύματος, μπορούν να είναι καλοί καταλύτες. Σημειώστε ότι απουσία ιόντων δημητρίου, το ίδιο το βρωμικό άλας πρακτικά δεν μπορεί να οξειδώσει το κιτρικό, ενώ το τετρασθενές δημήτριο το κάνει αυτό πολύ εύκολα. Αν λάβουμε υπόψη την ικανότητα του βρωμικού να οξειδώνει το Ce III σε Ce IV, ο καταλυτικός ρόλος του δημητρίου σε μια τέτοια αντίδραση γίνεται σαφής.

Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν προς αυτή την κατεύθυνση επιβεβαίωσαν τον καταλυτικό ρόλο του δημητρίου στο επιλεγμένο σύστημα και, επιπλέον, αποκάλυψαν ένα εντυπωσιακό χαρακτηριστικό της πορείας αυτής της αντίδρασης.

Πράγματι, η αντίδραση που περιγράφεται παρακάτω είναι αξιοσημείωτη στο ότι όταν διεξάγεται στο μείγμα της αντίδρασης, εμφανίζεται ένας αριθμός κρυφών διεργασιών οξειδοαναγωγής που ταξινομούνται με μια συγκεκριμένη σειρά, μία από τις οποίες αποκαλύπτεται περιοδικά από μια ευδιάκριτη προσωρινή αλλαγή στο χρώμα ολόκληρου του λαμβάνεται μίγμα αντίδρασης. Αυτή η εναλλασσόμενη χρωματική αλλαγή, από άχρωμο σε κίτρινο και αντίστροφα, παρατηρείται επ' αόριστον (μία ώρα ή περισσότερο) εάν τα συστατικά του διαλύματος αντίδρασης ελήφθησαν σε ορισμένες ποσότητες και στην κατάλληλη γενική αραίωση.

Για παράδειγμα, μια περιοδική αλλαγή χρώματος μπορεί να παρατηρηθεί σε 10 ml υδατικού διαλύματος της ακόλουθης σύνθεσης *:

Εάν το διάλυμα που υποδεικνύεται σε θερμοκρασία δωματίου αναμειχθεί καλά, τότε την πρώτη στιγμή η εμφάνιση πολλών γρήγορων χρωμάτων αλλάζει από κίτρινο σε άχρωμο και αντίστροφα φαίνεται στο διάλυμα, το οποίο μετά από 2-3 λεπτά αποκτά τον σωστό ρυθμό.

* Εάν θέλετε να αλλάξετε τον ρυθμό παλμών, ο δεδομένος τύπος για τη σύνθεση του διαλύματος αντίδρασης μπορεί να αλλάξει σε κάποιο βαθμό. Οι ποσοτικές αναλογίες των συστατικών που συνθέτουν την περιγραφόμενη αντίδραση που υποδεικνύεται στο κείμενο αναπτύχθηκαν πειραματικά από τον Α.Ρ. Σαφρόνοφ. Πρότεινε επίσης έναν δείκτη για αυτήν την αντίδραση - φαινανθρολίνη / σίδηρος. Για το οποίο ο συγγραφέας τον ευχαριστεί πολύ.

Υπό τις συνθήκες του πειράματος, η διάρκεια μιας αλλαγής χρώματος έχει μέση τιμή περίπου 80 δευτερόλεπτα. Ωστόσο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (10-15 λεπτά) αυτό το διάστημα τείνει να αυξηθεί και από τα 80 δευτερόλεπτα φτάνει σταδιακά τα 2-3 λεπτά ή περισσότερο. Ταυτόχρονα, σημειώνεται η εμφάνιση ενός λεπτού λευκού εναιωρήματος στο διάλυμα, το οποίο τελικά καθιζάνει εν μέρει και πέφτει στον πυθμένα του δοχείου με τη μορφή λευκού ιζήματος. Η ανάλυσή του δείχνει τον σχηματισμό πενταβρωμοακετόνης, ως προϊόν της οξείδωσης και βρωμίωσης του κιτρικού οξέος. Η αύξηση της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου ή δημητρίου επιταχύνει σημαντικά τον ρυθμό της αντίδρασης. Ταυτόχρονα, τα διαστήματα μεταξύ των παλμών (αλλαγή χρώματος) γίνονται μικρότερα. Ταυτόχρονα, εμφανίζεται μια ταχεία απελευθέρωση σημαντικών ποσοτήτων πενταβρωμοακετόνης και διοξειδίου του άνθρακα, η οποία συνεπάγεται απότομη μείωση του κιτρικού οξέος και του βρωμικού στο διάλυμα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η αντίδραση πλησιάζει αισθητά το τέλος, κάτι που φαίνεται από τον λήθαργο του ρυθμού και την απουσία καθαρών χρωματικών αλλαγών. Ανάλογα με το προϊόν που χρησιμοποιείται, η προσθήκη βρωμικού ή κιτρικού οξέος διεγείρει εκ νέου την ένταση των αποσβεσμένων παλμών και παρατείνει αισθητά ολόκληρη την αντίδραση. Η πορεία της αντίδρασης επηρεάζεται επίσης σε μεγάλο βαθμό από την αύξηση της θερμοκρασίας του μίγματος της αντίδρασης, η οποία επιταχύνει πολύ τον ρυθμό των παλμών. Αντίθετα, η ψύξη επιβραδύνει τη διαδικασία.

Κάποια παραβίαση της πορείας της αντίδρασης, και μαζί της η ομοιομορφία του ρυθμού, που παρατηρείται μετά από κάποιο χρονικό διάστημα από την έναρξη της διαδικασίας, πιθανότατα εξαρτάται από το σχηματισμό και τη συσσώρευση μιας στερεάς φάσης, ενός εναιωρήματος πενταβρωμοακετόνης.

Πράγματι, εν όψει της ικανότητας του ακετονοπενταβρωμιδίου να απορροφά και να συγκρατεί ένα μικρό μέρος του ελεύθερου βρωμίου που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια των παλμών (βλέπε παρακάτω), το τελευταίο προφανώς θα εξαλειφθεί εν μέρει από αυτόν τον σύνδεσμο αντίδρασης. Αντίθετα, στην επόμενη αλλαγή του παλμού, όταν το διάλυμα γίνει άχρωμο, το ροφημένο βρώμιο θα εκροφηθεί αργά στο διάλυμα και θα αντιδράσει τυχαία, παραβιάζοντας έτσι τον γενικό συγχρονισμό της διαδικασίας που δημιουργήθηκε στην αρχή.

Έτσι, όσο περισσότερο συσσωρεύεται το εναιώρημα της πενταβρωμοακετόνης, τόσο περισσότερες διαταραχές στη διάρκεια του ρυθμού παρατηρούνται: η επιβάρυνση μεταξύ των σκηνών του χρώματος του διαλύματος αυξάνεται και οι ίδιες οι αλλαγές γίνονται ασαφείς.

Η σύγκριση και η ανάλυση των πειραματικών δεδομένων δείχνουν ότι αυτή η αντίδραση βασίζεται στην ιδιόμορφη συμπεριφορά του κιτρικού οξέος σε σχέση με ορισμένα οξειδωτικά μέσα.

Εάν έχουμε ένα υδατικό διάλυμα κιτρικού οξέος οξινισμένο με θειικό οξύ, στο οποίο προστίθενται KBrO 3 και ένα άλας δημητρίου, τότε, προφανώς, θα πρέπει να προχωρήσει πρώτα από όλα η ακόλουθη αντίδραση:

1) HOOC-CH 2 -C (OH) (COOH) -CH 2 -COOH + Ce 4+ ® HOOC-CH 2 -CO-CH 2 -COOH + Ce 3+ + CO 2 + H 2 O

Αυτή η αντίδραση είναι αρκετά αργή, φαίνεται (από την εξαφάνιση του κίτρινου χρώματος που είναι χαρακτηριστικό των ιόντων Ce 4+) η σταδιακή συσσώρευση του τρισθενούς ιόντος δημητρίου.

Το προκύπτον τρισθενές δημήτριο θα αλληλεπιδράσει με το βρωμικό:

2) Ce 3+ + BrO 3 - ® Ce 4+ + Br -.

Αυτή η αντίδραση είναι πιο αργή από την προηγούμενη (1), αφού όλο το Ce 4+ που προκύπτει έχει χρόνο να επιστρέψει στην αντίδραση 1 για την οξείδωση του κιτρικού οξέος, και επομένως δεν παρατηρείται χρώμα (από Ce 4+).

3) Br - + BrO 3 - ® BrO - + BrO 2 -.

Η αντίδραση είναι σχετικά γρήγορη λόγω της υψηλής συγκέντρωσης του H + ; ακολουθείται από ακόμη πιο γρήγορες διαδικασίες:

α) Br - + BrO - ® Br 2

β) 3Br - + BrO 2 - ® 2 Br 2

Ωστόσο, η απελευθέρωση ελεύθερου βρωμίου δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί, αν και σχηματίζεται. Αυτό οφείλεται προφανώς στο γεγονός ότι το βρωμίδιο συσσωρεύεται αργά στην αντίδραση 2. Έτσι, υπάρχει λίγο "ελεύθερο" βρώμιο, και έχει χρόνο να καταναλωθεί στην ταχεία αντίδραση 4 με ακετονοδικαρβοξυλικό οξύ (που σχηματίζεται στην αντίδραση 1).

4) HOOC-CH 2 -CO-CH 2 -COOH + 5Br 2 ® Br 3 C-CO-CHBr 2 + 5Br - + 2CO 2 + 5H +

Εδώ, προφανώς, θα απουσιάζει και το χρώμα του διαλύματος. Επιπλέον, το διάλυμα μπορεί να γίνει ελαφρώς θολό από το προκύπτον κακώς διαλυτό ακετονοπενταβρωμίδιο. Η εκπομπή αερίου (CO 2 ) δεν είναι ακόμη αισθητή.

Τέλος, αφού έχει συσσωρευτεί επαρκής ποσότητα Br - (αντιδράσεις 2 και 4), έρχεται η στιγμή για την αλληλεπίδραση βρωμιδίου με βρωμικό, τώρα με την ορατή απελευθέρωση ορισμένης μερίδας ελεύθερου βρωμίου. Είναι σαφές ότι αυτή τη στιγμή το δικαρβοξυλικό οξύ της ακετόνης (το οποίο προηγουμένως «μπλοκάρει» το ελεύθερο βρώμιο) θα έχει προλάβει να καταναλωθεί λόγω του χαμηλού ρυθμού συσσώρευσής του στην αντίδραση 1.

Η απελευθέρωση ελεύθερου βρωμίου συμβαίνει αυθόρμητα και αυτό προκαλεί ένα ξαφνικό χρώμα ολόκληρου του διαλύματος, το οποίο πιθανώς θα ενταθεί από την ταυτόχρονη εμφάνιση κίτρινων ιόντων τετρασθενούς δημητρίου. Το απελευθερωμένο ελεύθερο βρώμιο θα δαπανηθεί σταδιακά, αλλά με σαφώς αξιοσημείωτο ρυθμό, για το σχηματισμό ιόντων Ce 4+ (που καταναλώνονται από την αντίδραση 1) και, κατά συνέπεια, στην αντίδραση 3. Είναι πιθανό ότι το βρώμιο θα δαπανηθεί επίσης για την αλληλεπίδραση με κιτρικό οξύ παρουσία BrО 3 - * , αφού δεν αποκλείεται ο ρόλος των αναδυόμενων πλευρικών διεργασιών που προκαλούν αυτή την αντίδραση.

* Εάν σε υδατικό διάλυμα Η 2 SO 4 (1:3) υπάρχουν μόνο κιτρικό οξύ και βρωμικό, τότε με ασθενή θέρμανση ενός τέτοιου διαλύματος (35-40 °) και προσθήκη βρωμιούχου νερού, το διάλυμα γίνεται γρήγορα θολό και το βρώμιο εξαφανίζεται. Η επακόλουθη εκχύλιση του εναιωρήματος με αιθέρα δείχνει τον σχηματισμό ακετονοπενταβρωμιδίου. Ίχνη αλάτων δημητρίου επιταχύνουν πολύ αυτή τη διαδικασία με την ταχεία απελευθέρωση CO.

Μετά την εξαφάνιση του ελεύθερου βρωμίου και των ιόντων Ce 3+, το ανενεργό ακετονοπενταβρωμίδιο, μια περίσσεια κιτρικού οξέος και βρωμικού που λαμβάνεται, καθώς και το τετρασθενές δημήτριο που καταλύει τη διαδικασία, θα παραμείνει προφανώς στο διάλυμα αντίδρασης. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι σε αυτή την περίπτωση οι παραπάνω αντιδράσεις θα ξεκινήσουν ξανά και θα επαναληφθούν μέχρι να εξαντληθεί ένα από τα συστατικά του ληφθέντος μείγματος αντίδρασης, δηλ. κιτρικό οξύ ή βρωμικό *.

* Σε περίπτωση που η αντίδραση σταματήσει λόγω της κατανάλωσης ενός από τα συστατικά, η προσθήκη της εξαντλημένης ουσίας θα συνεχίσει ξανά περιοδικές διεργασίες.

Δεδομένου ότι μόνο μερικές από τις πολυάριθμες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα καθορίζονται οπτικά με τη μορφή χρωματικών αλλαγών, έγινε προσπάθεια να αποκαλυφθούν οι λανθάνουσες αντιδράσεις με τη βοήθεια ενός παλμογράφου.

Πράγματι, ένας αριθμός περιοδικών διεργασιών παρατηρείται σε παλμογραφικές εικόνες, οι οποίες, προφανώς, πρέπει να αντιστοιχούν σε ορατές και λανθάνουσες αντιδράσεις (βλ. σχήμα). Ωστόσο, τα τελευταία απαιτούν λεπτομερέστερη ανάλυση.

Ένα από τα πρώτα παλμογράμματα μιας περιοδικής αντίδρασης που λήφθηκε από τον B.P. Belousov (δημοσιεύεται για πρώτη φορά)

Συμπερασματικά, σημειώνουμε ότι μια πιο ευδιάκριτη αλλαγή στο χρώμα της περιοδικής αντίδρασης παρατηρείται με τη χρήση δείκτη για διεργασίες οξειδοαναγωγής. Ως εκ τούτου, η φαινανθρολίνη σιδήρου, που συνιστάται για τον προσδιορισμό της μετάβασης του Ce 4+ σε Ce 3+, αποδείχθηκε η πιο βολική. Χρησιμοποιήσαμε 0,1-0,2 ml του αντιδραστηρίου (1,0 g σχετικά με-φαινανθρολίνη, 5 ml H2SO4 (1:3) και 0,8 g άλατος Mohr σε 50 ml νερού). Στην περίπτωση αυτή, το άχρωμο χρώμα του διαλύματος (Ce 3+ ) αντιστοιχούσε στην κόκκινη μορφή του δείκτη και το κίτρινο (Ce 4+ ) σε μπλε.

Ένας τέτοιος δείκτης ήταν ιδιαίτερα πολύτιμος για σκοπούς επίδειξης. Για παράδειγμα, αυτή η αντίδραση είναι εξαιρετικά αποτελεσματική στο να δείξει πώς ο ρυθμός της αλλάζει με τη θερμοκρασία.

Εάν ένα δοχείο με υγρό αντίδρασης που δείχνει κανονικό αριθμό παλμών (1-2 ανά λεπτό) θερμανθεί, τότε παρατηρείται ταχεία αλλαγή στον ρυθμό εναλλαγής της αλλαγής χρώματος, μέχρι την πλήρη εξαφάνιση των διαστημάτων μεταξύ των παλμών. Όταν κρυώσει, ο ρυθμός της αντίδρασης επιβραδύνεται ξανά και η αλλαγή στα χρώματα γίνεται και πάλι ευδιάκριτη.

Μια άλλη περίεργη εικόνα μιας παλλόμενης αντίδρασης με τη χρήση ενός δείκτη μπορεί να παρατηρηθεί εάν το διάλυμα αντίδρασης, που βρίσκεται σε κυλινδρικό δοχείο και «συντονίζεται» σε γρήγορο ρυθμό, αραιωθεί προσεκτικά με νερό (με στρώση) έτσι ώστε η συγκέντρωση του τα αντιδρώντα μειώνονται σταδιακά από τον πυθμένα του δοχείου στο ανώτερο επίπεδο.υγρά.

Με αυτήν την αραίωση, η υψηλότερη ταχύτητα παλμών θα είναι στο πιο συγκεντρωμένο χαμηλότερο (οριζόντιο) στρώμα, μειώνοντας από στρώμα σε στρώμα στην επιφάνεια της στάθμης του υγρού. Έτσι, εάν σε οποιοδήποτε στρώμα κάποια στιγμή υπήρξε αλλαγή στο χρώμα, τότε ταυτόχρονα στο ανώτερο ή το κάτω στρώμα μπορεί κανείς να αναμένει την απουσία αυτού ή άλλου χρώματος. Αυτή η θεώρηση ισχύει αναμφίβολα για όλα τα στρώματα ενός παλλόμενου ρευστού. Εάν λάβουμε υπόψη την ικανότητα του εναιωρήματος της καταβυθισμένης πενταβρωμοακετόνης να απορροφά επιλεκτικά και να διατηρεί τη μειωμένη κόκκινη μορφή του δείκτη για μεγάλο χρονικό διάστημα, τότε το κόκκινο χρώμα της πενταβρωμοακετόνης θα σταθεροποιηθεί στο στρώμα. Δεν παραβιάζεται ακόμη και με επακόλουθη αλλαγή στο δυναμικό οξειδοαναγωγής του μέσου. Ως αποτέλεσμα, όλο το υγρό στο δοχείο μετά από λίγο διαποτίζεται από οριζόντια κόκκινα στρώματα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η εισαγωγή ενός άλλου ζεύγους οξειδοαναγωγής στο σύστημά μας: Fe 2+ + Fe 3+ - δεν μπορεί, φυσικά, να μην επηρεάσει το πρώτο.

Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει ταχύτερη απελευθέρωση ακετονοπενταβρωμιδίου και, κατά συνέπεια, ταχύτερη ολοκλήρωση ολόκληρης της διαδικασίας.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Ανακαλύφθηκε μια περιοδική, μακράς διαρκείας (παλμική) αντίδραση.

Με βάση την παρατήρηση της εικόνας της αντίδρασης και την ανάλυση του πραγματικού υλικού, προτείνονται σκέψεις για τις βασικές στιγμές του μηχανισμού δράσης της.

1951-1957

Η αδιάφορη πένα του κριτικού

Πολύ λίγοι, ακόμη και μεταξύ των χημικών, μπορούν να καυχηθούν ότι έχουν διαβάσει ποτέ αυτό το άρθρο. Η μοίρα της μοναδικής δημόσιας διαθέσιμης δημοσίευσης του Boris Pavlovich Belousov είναι εξίσου ασυνήθιστη με τη μοίρα του συγγραφέα της, του βραβευμένου με το Βραβείο Λένιν του 1980. Η αναγνώριση των προσόντων αυτού του αξιοσημείωτου επιστήμονα δεν τον βρήκε ζωντανό - ο Belousov πέθανε το 1970, σε ηλικία 77 ετών.
Λένε ότι μόνο οι νέοι μπορούν να κάνουν ανακαλύψεις επαναστατικής σημασίας για την επιστήμη - και ο Boris Pavlovich ανακάλυψε την πρώτη ταλαντευτική αντίδραση σε ηλικία 57 ετών. Από την άλλη, το ανακάλυψε όχι τυχαία, αλλά εντελώς σκόπιμα, προσπαθώντας να δημιουργήσει ένα απλό χημικό μοντέλο ορισμένων σταδίων του κύκλου του Krebs*. Έμπειρος ερευνητής, εκτίμησε αμέσως τη σημασία των παρατηρήσεών του. Ο Μπελούσοφ τόνισε επανειλημμένα ότι η αντίδραση που ανακάλυψε έχει άμεσες αναλογίες με τις διαδικασίες που συμβαίνουν σε ένα ζωντανό κύτταρο.
* Ο κύκλος του Krebs είναι ένα σύστημα βασικών βιοχημικών μετασχηματισμών των καρβοξυλικών οξέων σε ένα κύτταρο.
Το 1951, έχοντας αποφασίσει ότι το πρώτο στάδιο της μελέτης ολοκληρώθηκε, ο Belousov προσπάθησε να δημοσιεύσει μια έκθεση σχετικά με αυτήν την αντίδραση σε ένα από τα χημικά περιοδικά. Ωστόσο, το άρθρο δεν έγινε δεκτό, καθώς έλαβε αρνητική κριτική από τον κριτικό. Η ανάκληση είπε ότι δεν πρέπει να δημοσιευθεί γιατί η αντίδραση που περιγράφεται σε αυτήν είναι αδύνατη.
Αυτός ο κριτικός πρέπει να γνωρίζει ότι η ύπαρξη ταλαντωτικών αντιδράσεων είχε προβλεφθεί το 1910 από τον A. Lotka, ότι από τότε υπάρχει μια μαθηματική θεωρία αυτού του είδους περιοδικών διεργασιών. Ναι, και δεν ήταν απαραίτητο να γνωρίζουμε αυτές τις σοφίες - ο κριτής-χημικός θα μπορούσε, στο τέλος, να πάρει έναν δοκιμαστικό σωλήνα και να αναμίξει μέσα του τα απλά συστατικά που περιγράφονται στο άρθρο. Ωστόσο, η συνήθεια να ελέγχονται οι αναφορές των συναδέλφων με πείραμα έχει ξεχαστεί εδώ και καιρό -όπως (δυστυχώς!) και η συνήθεια να εμπιστεύονται την επιστημονική τους ευσυνειδησία. Ο Μπελούσοφ απλά δεν έγινε πιστευτός και ήταν πολύ προσβεβλημένος από αυτό. Ο κριτικός έγραψε ότι ένα μήνυμα σχετικά με ένα «υποτίθεται ότι ανακαλύφθηκε» φαινόμενο θα μπορούσε να δημοσιευτεί μόνο εάν εξηγούνταν θεωρητικά. Υπονοήθηκε ότι μια τέτοια εξήγηση ήταν αδύνατη. Και ακριβώς εκείνη την εποχή, στα έργα των A. Lotka και V. Volterra, που ανέπτυξαν τη θεωρία του Lotka σε σχέση με τις βιολογικές διεργασίες (το μοντέλο «αρπακτικού-θηράματος» με αμετάβλητες διακυμάνσεις στον αριθμό των ειδών), στο πειραματικό και θεωρητικό μελέτες του Δ.Α. Ο Frank-Kamenetsky (1940) συμπληρώθηκε από τα έργα του I. Christiansen, ο οποίος ζήτησε άμεσα την αναζήτηση περιοδικών χημικών αντιδράσεων εν όψει της πλήρους επιστημονικής τους πιθανότητας.
Παρά την άρνηση να δημοσιεύσει το έργο, ο Belousov συνέχισε να μελετά την περιοδική αντίδραση. Υπήρχε λοιπόν εκείνο το μέρος του άρθρου του στο οποίο χρησιμοποιείται ένας παλμογράφος. Καταγράφηκαν αλλαγές στο EMF του συστήματος κατά τη διάρκεια του κύκλου αντίδρασης, βρέθηκαν γρήγορες περιοδικές διεργασίες που συμβαίνουν στο φόντο πιο αργών που παρατηρούνται με γυμνό μάτι.
Μια δεύτερη προσπάθεια δημοσίευσης ενός άρθρου σχετικά με αυτά τα φαινόμενα έγινε το 1957. Και πάλι ο κριτικός - αυτή τη φορά ενός άλλου χημικού περιοδικού - απέρριψε το άρθρο. Αυτή τη φορά η αδιάφορη πένα του κριτικού γέννησε την επόμενη εκδοχή. Το σχήμα αντίδρασης, είπε η ανάκληση, δεν επιβεβαιώθηκε από κινητικούς υπολογισμούς. Μπορείτε να το δημοσιεύσετε, αλλά μόνο εάν μειωθεί στο μέγεθος ενός γράμματος προς τον εκδότη.
Και οι δύο ισχυρισμοί ήταν μη ρεαλιστικοί. Η τεκμηρίωση του κινητικού σχήματος της διαδικασίας στο μέλλον απαιτούσε δέκα χρόνια δουλειάς από πολλούς ερευνητές. Το να μειώσουμε το άρθρο σε 1-2 δακτυλόγραφες σελίδες σήμαινε να το κάνουμε απλά ακατανόητο.
Η δεύτερη κριτική οδήγησε τον Belousov σε μια ζοφερή διάθεση. Αποφάσισε να μην δημοσιεύσει καθόλου την ανακάλυψή του. Υπήρχε λοιπόν μια παράδοξη κατάσταση. Η ανακάλυψη έγινε, ασαφείς φήμες διαδόθηκαν γι 'αυτό μεταξύ των χημικών της Μόσχας, αλλά κανείς δεν ήξερε από τι συνίστατο και ποιος την έκανε.
Ένας από εμάς έπρεπε να ξεκινήσει ένα ανθρωποκυνηγητό του «Σέρλοκ Χολμς». Για πολύ καιρό, η αναζήτηση ήταν άκαρπη, έως ότου σε ένα από τα επιστημονικά σεμινάρια δεν κατέστη δυνατό να διαπιστωθεί ότι ο συγγραφέας της καταζητούμενης εργασίας ήταν ο Belousov. Μόνο μετά από αυτό κατέστη δυνατή η επικοινωνία με τον Boris Pavlovich και να αρχίσει να τον πείθει να δημοσιεύσει τις παρατηρήσεις του με κάποια μορφή. Μετά από πολλή πειθώ, ήταν τελικά δυνατό να αναγκαστεί ο Boris Pavlovich να δημοσιεύσει μια σύντομη έκδοση του άρθρου στη Συλλογή Περιλήψεων για την Ιατρική Ακτινοβολίας, που δημοσιεύτηκε από το Ινστιτούτο Βιοφυσικής του Υπουργείου Υγείας της ΕΣΣΔ. Το άρθρο δημοσιεύτηκε το 1959, αλλά η μικρή κυκλοφορία της συλλογής και η χαμηλή της επικράτηση την έκανε σχεδόν απρόσιτη στους συναδέλφους.
Εν τω μεταξύ, οι περιοδικές αντιδράσεις μελετήθηκαν εντατικά. Το Τμήμα Βιοφυσικής της Σχολής Φυσικής του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας και, στη συνέχεια, το Εργαστήριο Φυσικής Βιοχημείας στο Ινστιτούτο Βιοφυσικής της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ στο Pushchino, εντάχθηκαν στην εργασία. Σημαντική πρόοδος στην κατανόηση του μηχανισμού αντίδρασης ξεκίνησε με την εμφάνιση των έργων του A.M. Ζαμποτίνσκι. Ωστόσο, το γεγονός ότι η έκθεση του Μπελούσοφ δημοσιεύτηκε σε περικομμένη μορφή εμπόδισε σε κάποιο βαθμό την πρόοδο της έρευνας. Πολλές από τις λεπτομέρειες του πειράματος έπρεπε να ανακαλυφθούν ξανά από τους οπαδούς του κατά καιρούς. Έτσι συνέβη, για παράδειγμα, με τον δείκτη - ένα σύμπλεγμα σιδήρου με φαινανθρολίνη, που παρέμεινε ξεχασμένο μέχρι το 1968, καθώς και με «κύματα» χρώματος.
ΕΙΜΑΙ. Ο Zhabotinsky έδειξε ότι το βρώμιο δεν σχηματίζεται σε αξιόλογες ποσότητες σε μια ταλαντωτική αντίδραση και καθιέρωσε τον βασικό ρόλο του ιόντος βρωμιδίου, το οποίο παρέχει "ανάδραση" σε αυτό το σύστημα. Αυτός και οι συνεργάτες του βρήκαν οκτώ διαφορετικούς αναγωγικούς παράγοντες ικανούς να διατηρήσουν μια ταλαντωτική αντίδραση, καθώς και τρεις καταλύτες. Η κινητική ορισμένων από τα στάδια που συνθέτουν αυτήν την πολύ περίπλοκη και ακόμα ασαφή σε λεπτομέρεια διαδικασία μελετήθηκε λεπτομερώς.
Κατά το παρελθόν από την ανακάλυψη του B.P. Ο Belousov για 30 χρόνια, ανακαλύφθηκε μια εκτεταμένη κατηγορία ταλαντωτικών αντιδράσεων οξείδωσης οργανικών ουσιών με βρωμικό. Σε γενικές γραμμές, ο μηχανισμός τους περιγράφεται ως εξής.
Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, το βρωμικό οξειδώνει τον αναγωγικό παράγοντα (το B.P. Belousov χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας κιτρικό οξύ). Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει άμεσα, αλλά με τη βοήθεια ενός καταλύτη (ο B.P. Belousov χρησιμοποίησε δημήτριο). Σε αυτή την περίπτωση, δύο κύριες διαδικασίες λαμβάνουν χώρα στο σύστημα:
1) οξείδωση της ανηγμένης μορφής του καταλύτη με βρωμικό:
HBrO 3 + Cat n+ ® Cat (n+1)+ + ...
2) αναγωγή της οξειδωμένης μορφής του καταλύτη με αναγωγικό παράγοντα:
Γάτα (n+1)+ + Red ® Cat"+ Сat n+ + Br - + ...
Κατά τη δεύτερη διεργασία, απελευθερώνεται βρωμίδιο (από τον αρχικό αναγωγικό παράγοντα ή από τα παράγωγά του βρωμίου που σχηματίζονται στο σύστημα). Το βρωμίδιο είναι ένας αναστολέας της πρώτης διαδικασίας. Έτσι, το σύστημα έχει ανάδραση και τη δυνατότητα καθιέρωσης ενός καθεστώτος στο οποίο η συγκέντρωση καθενός από τους σχηματισμούς καταλύτη κυμαίνεται περιοδικά. Επί του παρόντος, είναι γνωστοί περίπου δέκα καταλύτες και περισσότεροι από είκοσι αναγωγικοί παράγοντες που μπορούν να υποστηρίξουν μια ταλαντωτική αντίδραση. Μεταξύ των τελευταίων, το μηλονικό και το βρωμομαλονικό οξύ είναι τα πιο δημοφιλή.
Κατά τη μελέτη της αντίδρασης Belousov, βρέθηκαν πολύπλοκα περιοδικά καθεστώτα και καθεστώτα κοντά στο στοχαστικό.
Όταν διεξάγεται αυτή η αντίδραση σε ένα λεπτό στρώμα χωρίς ανάδευση, ο Α.Ν. Zaikin και A.M. Ο Zhabotinsky ανακάλυψε καθεστώτα αυτοκυμάτων με πηγές όπως ένα κορυφαίο κέντρο και έναν αντηχητή (βλ. Khimiya i Zhizn, 1980, Νο. 4). Έχει επιτευχθεί μια αρκετά πλήρης κατανόηση της διαδικασίας οξείδωσης του καταλύτη με βρωμικό άλας. Αυτό που είναι λιγότερο σαφές τώρα είναι ο μηχανισμός παραγωγής βρωμιδίου και ανάδρασης.
Ανά τα τελευταία χρόνιαΕκτός από την ανακάλυψη νέων αναγωγικών παραγόντων για ταλαντωτικές αντιδράσεις, ανακαλύφθηκε μια νέα ενδιαφέρουσα κατηγορία ταλαντωτικών αντιδράσεων που δεν περιέχει ιόντα μετάλλου μετάπτωσης ως καταλύτη. Ο μηχανισμός αυτών των αντιδράσεων θεωρείται ότι είναι παρόμοιος με αυτόν που περιγράφηκε παραπάνω. Υποτίθεται ότι μία από τις ενδιάμεσες ενώσεις δρα ως καταλύτης. Καθεστώτα Autowave έχουν επίσης βρεθεί σε αυτά τα συστήματα.
Η κατηγορία των αντιδράσεων Belousov είναι ενδιαφέρουσα όχι μόνο επειδή είναι ένα μη τετριμμένο χημικό φαινόμενο, αλλά και επειδή χρησιμεύει ως ένα βολικό μοντέλο για τη μελέτη ταλαντωτικών και κυματικών διεργασιών σε ενεργά μέσα. Αυτές περιλαμβάνουν περιοδικές διεργασίες κυτταρικού μεταβολισμού. κύματα δραστηριότητας στον καρδιακό ιστό και στον εγκεφαλικό ιστό. διεργασίες που συμβαίνουν σε επίπεδο μορφογένεσης και σε επίπεδο οικολογικών συστημάτων.
Ο αριθμός των δημοσιεύσεων που είναι αφιερωμένες στις αντιδράσεις Belousov-Zhabotinsky (αυτό είναι πλέον το γενικά αποδεκτό όνομα για αυτήν την κατηγορία χημικών διεργασιών ταλάντωσης) μετράται σε εκατοντάδες και ένα μεγάλο μέρος του είναι μονογραφίες και θεμελιώδεις θεωρητικές μελέτες. Η λογική έκβαση αυτής της ιστορίας ήταν η βράβευση του Β.Π. Belousov, G.R. Ivanitsky, V.I. Krinsky, Α.Μ. Zhabotinsky και A.N. Βραβείο Ζαϊκίν Λένιν.
Συμπερασματικά, είναι αδύνατο να μην πω δυο λόγια για την υπεύθυνη δουλειά των κριτών. Κανείς δεν αμφισβητεί το γεγονός ότι οι αναφορές για την ανακάλυψη θεμελιωδώς νέων, άγνωστων προηγουμένως φαινομένων πρέπει να αντιμετωπίζονται με προσοχή. Αλλά είναι δυνατόν, στον πυρετό του «αγώνα κατά της ψευδοεπιστήμης» να πέσετε στο άλλο άκρο: μην δίνετε στον εαυτό σας τον κόπο να επαληθεύσει ένα ασυνήθιστο μήνυμα με κάθε ευσυνειδησία, αλλά καθοδηγούμενος μόνο από τη διαίσθηση και την προκατάληψη, να το απορρίψει στην αρχή; Αυτή η βιασύνη των κριτικών δεν εμποδίζει την ανάπτυξη της επιστήμης; Απαιτείται, προφανώς, να απαντήσουμε με μεγαλύτερη προσοχή και διακριτικότητα σε αναφορές για «περίεργα» αλλά μη διαψευσμένα πειραματικά και θεωρητικά φαινόμενα.
Διδάκτωρ Βιολογικών Επιστημών Σ.Ε. Shnol,
υποψήφιος χημικών επιστημών B.R. Smirnov,
Υποψήφιος Φυσικομαθηματικών Επιστημών Γ.Ι. Ζαντόνσκι,
Υποψήφιος Φυσικομαθηματικών Επιστημών Α.Β. Ροβίνσκι

ΤΙ ΝΑ ΔΙΑΒΑΣΕΤΕ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΟΝΗΣΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

A. M. Zhabotinsky.Περιοδική πορεία οξείδωσης μηλονικού οξέος σε διάλυμα (Μελέτη της αντίδρασης Belousov). - Biophysics, 1964, τ. 9, αρ. 3, σελ. 306-311.

ΕΝΑ. Zaikin, Α.Μ. Ζαμποτίνσκι.Διάδοση Συγκεντρωτικών Κυμάτων σε Δισδιάστατο Αυτοταλαντούμενο σύστημα υγρής φάσης. - Nature, 1970, v. 225, σελ. 535-537.

ΕΙΜΑΙ. Ζαμποτίνσκι.Αυτοταλαντώσεις συγκέντρωσης. Μ., «Επιστήμη», 1974.

G.R. Ivanitsky, V.I. Krinsky, E.E. Selkov.Μαθηματική βιοφυσική του κυττάρου. Μ., «Επιστήμη», 1977.

R.M. Οχι Ναι.Ταλαντώσεις σε Ομογενή Συστήματα. - Μπερ. Μπουνσενγκ. Phys. Chem., 1980, Β. 84, S. 295-303.

ΕΙΜΑΙ. Ζαμποτίνσκι.Οξειδωτικές αντιδράσεις ταλαντευόμενων βρωμικών. - Προσφέρω. S. 303-308.

Η πρόβλεψη της πιθανότητας μιας συγκεκριμένης αντίδρασης είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα που αντιμετωπίζουν οι χημικοί. Σε χαρτί, μπορείτε να γράψετε την εξίσωση οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης («το χαρτί θα αντέξει τα πάντα»). Είναι δυνατόν να εφαρμοστεί μια τέτοια αντίδραση στην πράξη;

Σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, κατά την πυροδότηση ασβεστόλιθου: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - Q), αρκεί να αυξηθεί η θερμοκρασία για να ξεκινήσει η αντίδραση και σε άλλες (για παράδειγμα, όταν το ασβέστιο μειώνεται από το οξείδιο του με υδρογόνο: CaO + H 2 → Ca + H 2 O) - η αντίδραση δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί σε καμία περίπτωση!

Η πειραματική επαλήθευση της πιθανότητας να συμβεί μια συγκεκριμένη αντίδραση κάτω από διαφορετικές συνθήκες είναι μια επίπονη και αναποτελεσματική εργασία. Αλλά είναι δυνατόν να απαντήσουμε θεωρητικά σε μια τέτοια ερώτηση, με βάση τους νόμους της χημικής θερμοδυναμικής - την επιστήμη των κατευθύνσεων των χημικών διεργασιών.

Ένας από τους πιο σημαντικούς νόμους της φύσης (ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής) είναι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας:

Στη γενική περίπτωση, η ενέργεια ενός αντικειμένου αποτελείται από τους τρεις κύριους τύπους του: κινητική, δυναμική και εσωτερική. Ποιος από αυτούς τους τύπους είναι πιο σημαντικός όταν εξετάζουμε χημικές αντιδράσεις; Φυσικά, η εσωτερική ενέργεια (Ε)\ Άλλωστε, αποτελείται από την κινητική ενέργεια της κίνησης ατόμων, μορίων, ιόντων. από την ενέργεια της αμοιβαίας έλξης και απώθησής τους. από την ενέργεια που σχετίζεται με την κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, την έλξη τους προς τον πυρήνα, την αμοιβαία απώθηση ηλεκτρονίων και πυρήνων, καθώς και την ενδοπυρηνική ενέργεια.

Ας εξετάσουμε δύο πιθανές περιπτώσεις.

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες απελευθερώνεται ενέργεια και θερμαίνεται το περιβάλλον ονομάζονται, όπως γνωρίζετε, εξώθερμες (Εικ. 23).

Ρύζι. 23.
Καύση μεθανίου (α) και διάγραμμα μεταβολών της εσωτερικής ενέργειας των ουσιών σε αυτή τη διαδικασία (β)

2. Τα αντιδρώντα Ε είναι λιγότερα από τα προϊόντα Ε. Με βάση το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, θα πρέπει να υποτεθεί ότι οι αρχικές ουσίες σε τέτοιες διεργασίες θα πρέπει να απορροφούν ενέργεια από το περιβάλλον, η θερμοκρασία του αντιδρώντος συστήματος θα πρέπει να μειωθεί (Εικ. 24).

Ρύζι. 24.
Διάγραμμα μεταβολών της εσωτερικής ενέργειας των ουσιών κατά την αποσύνθεση του ανθρακικού ασβεστίου

Οι αντιδράσεις κατά τις οποίες απορροφάται ενέργεια από το περιβάλλον ονομάζονται ενδόθερμες (Εικ. 25).

Ρύζι. 25.
Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης είναι ένα παράδειγμα μιας ενδόθερμης αντίδρασης που συμβαίνει στη φύση.

Η εξίσωση μιας χημικής αντίδρασης, στην οποία υποδεικνύεται το θερμικό αποτέλεσμα, ονομάζεται θερμοχημική εξίσωση.

Για παράδειγμα, η θερμοχημική εξίσωση:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + 484 kJ.

Για παράδειγμα:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

Η ενέργεια ξοδεύεται για το σπάσιμο δύο χημικών Συνδέσεις H-Hκαι Cl-Cl, απελευθερώνεται ενέργεια κατά το σχηματισμό δύο χημικών δεσμών H-Cl. Στους χημικούς δεσμούς συγκεντρώνεται το πιο σημαντικό συστατικό της εσωτερικής ενέργειας της ένωσης. Γνωρίζοντας τις ενέργειες αυτών των δεσμών, είναι δυνατό να ανακαλύψουμε τη θερμική επίδραση της αντίδρασης (Q p) από τη διαφορά.

Επομένως, αυτή η χημική αντίδραση είναι εξώθερμη.

Υπό αυτές τις συνθήκες, η θερμότητα σχηματισμού απλών ουσιών είναι εξ ορισμού μηδέν.

C + O 2 \u003d CO 2 + 394 kJ,

0,5N 2 + 0,5O 2 \u003d NO - 90 kJ,

όπου 394 kJ και -90 kJ είναι οι θερμότητες σχηματισμού CO 2 και NO, αντίστοιχα.

Για παράδειγμα, με την καύση άνθρακα σε οξυγόνο, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί το Q του μονοξειδίου του άνθρακα CO, καθώς υπάρχει πάντα μια πλήρης διαδικασία οξείδωσης με το σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα CO 2. Σε αυτή την περίπτωση, ο νόμος που διατυπώθηκε το 1840 από τον Ρώσο ακαδημαϊκό G. I. Hess έρχεται να σώσει.

Η γνώση των θερμοτήτων σχηματισμού των ενώσεων καθιστά δυνατή την εκτίμηση της σχετικής σταθερότητάς τους, καθώς και τον υπολογισμό των θερμικών επιδράσεων των αντιδράσεων χρησιμοποιώντας το συμπέρασμα από το νόμο Hess.

Το θερμικό αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης είναι ίσο με το άθροισμα των θερμοτήτων σχηματισμού όλων των προϊόντων αντίδρασης μείον το άθροισμα των θερμοτήτων σχηματισμού όλων των αντιδρώντων (λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές στην εξίσωση αντίδρασης):

Για παράδειγμα, θέλετε να υπολογίσετε τη θερμική επίδραση μιας αντίδρασης της οποίας η εξίσωση είναι

Fe 2 O 3 + 2Al \u003d 2Fe + Al 2 O 3.

Στον κατάλογο βρίσκουμε τις τιμές:

Q obp (Al 2 O 3) = 1670 kJ / mol,

Q o6p (Fe 2 O 3) = 820 kJ / mol.

Οι θερμότητες σχηματισμού απλών ουσιών είναι ίσες με μηδέν. Από εδώ

Q p \u003d Q arr (Al 2 O 3) - Q arr (Fe 2 O 3) \u003d 1670 - 820 \u003d 850 KJ.

Θερμική επίδραση της αντίδρασης

Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2

υπολογίζεται ως εξής:

Η θερμική επίδραση της αντίδρασης εκφράζεται επίσης με διαφορετικό τρόπο, χρησιμοποιώντας την έννοια της «ενθαλπίας» (που συμβολίζεται με το γράμμα Η).