химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ЦИИ

Для понимания периодических биологических процессов важно исследовать периодические процессы в относительно простых гомогенных химических системах, реализуемые in vitro. Такие процессы действительно существуют. Белоусов впервые наблюдал периодические колебания окраски раствора в ходе окисления лимонной кислоты броматом, катализируемого ионами церия [32]. Частоты колебаний были порядка 10-2 Гц.

t

Рис. 8.18. Периодические колебания концентрации ионов Се4+.

В дальнейшем подробное экспериментальное и теоретическое изучение реакций такого типа, в которых осуществляются автоколебания, было проведено Жаботинским и его сотрудниками [19, 33—41]. Была, в частности, доказана гомогенность исходных систем.

В реакции малоновой кислоты (МК) с броматом, катализируемой ионами Се, колебания окраски раствора вызываются колебаниями концентрации Се4+, Эти колебания, показанные на рис. 8.18 [19], имеют характер релаксационных, их период т четко делится на время ti фазы нарастания и тг фазы падения концентрации. Грубо говоря, этим фазам соответствуют две химические стадии — окисление и восстановление:

Се3+ Се4+

Вг03, Н+

мк

Се4+, Се3+.

(I) (И)

Продукты восстановления бромата, образующиеся в стадии (I), бромируют МК. Получаемые бромпроизводные разрушаются в стадии (II) с выделением Вг_, сильно ингибирующего реакцию (I). Если концентрация Вг~ достаточно велика, то реакция (I) полностью прекращается. Уменьшается концентрация Се4+ и падает концентрация Вг~, образующегося в реакции (II). Вновь начинается реакция (I) и возрастает концентрация Се4+, а затем и Вг~ в результате реакции (II). Реакция (I) тормозится и цикл повторяется. Эта схема подтверждается рядом опытов. Малые количества Вг~, введенные в систему в фазе нарастания [Се4+], вызывают переключение. Вг~, добавленный в фазе T2, вызывает ее удлинение, а добавка Ag+, связывающего Вг_, — противоположные эффекты, и т.д. Общая схема реакции показана на рис. 8.19. В автоколебательных реакциях такого типа восстановитель должен легко окисляться окисленной формой катализатора и не должен реагировать непосредственно

НВГО,

НВГО

I

БМК

Рис. 8.20. Зависимость концентрации Се4+ от времени.

с бром атом. Нужно также, чтобы восстановитель легко броми-ровался и получаемые бромпроизводные разлагались, выделяя Вг~. Жаботинским изучен целый ряд таких реакций с различными восстановителями.

Прямыми опытами показано, что реакции вполне гомогенны; поверхность реакционного сосуда и другие фазовые границы не влияют ни на ход данной периодической реакции, ни на зависимость устойчивости от концентрации реагентов.

Наиболее удобна для изучения механизма автоколебаний система с броммалоновой кислотой (БМК).

Стехиометрические уравнения реакций можно представить в следующем виде:

Окисление Се3+ броматом (избыток Се3+, сильно кислая среда)

I. НВгОз + 4Се3+ + 4Н+ —-> НВгО + 4Се4+ + 2Н20. Восстановление Се4+ БМК (при [БМК] > [Се4+])

II. 2Се4+ + БМК + Н20 —> С3Вг(ОН)Н204 + 2Се3+ + 2Н\ Выделение бромида

III. С,Вг(ОН)Н204 —^ С2Н203 + Н+ + Вг" + С02.

Реакция I — автокаталитическая. Типичный ход зависимости [Се4+] от времени показан на рис. 8.20. Кривая характеризуется периодом индукции тг- и квазистационарной концентрацией сц. ся стремится к единице с ростом кислотности и слабо зависит от остальных параметров системы. Тг не зависит от начальной концентрации Се3+ и уменьшается с ростом концентрации Н+ и ВгОз. Максимальная скорость реакции vm пропорциональна [ВгОз], [Н+] и [Се3+]. Индукция, характеризуемая т*, вызывается присутствием ионов Вг". Автокатализ возникает в результате разветвленной цепной реакции с размножением промежуточного продукта восстановления НВг03, например, по схеме

НВгОз —? Rj,

R,+Ce3+ + H+ R2 + Ce4+, R2+НВгОз —> Ri.

Однако детальный механизм реакции I не установлен.

Кинетика реакции II приближенно описывается уравнением

d [Cfp = -k [Се4+] [БМК].

[БМК] ^ [Се4+]. По-видимому, идут две реакции

Па. Се4+ + СНВг(СООН)2 —> С'Вг(С00Н)2 + Се3+ + Н+, Нб. Се4++С'Вг(СООН)2+Н20—» СВг(ОН)(СООН)2+Се3++Н+.

Дальнейшие подробности см. в [19, 33—35].

Специфическими параметрами системы являются концентрации бромата, церия и БМК. При добавлении H2S04 колебания наблюдаются в диапазоне концентраций кислоты от 0,5 до 8 М. Имеется определенная область значений указанных параметров, при которых существуют колебания. Система выходит на колебательный режим через некоторое время после смешения реагентов, установившемуся режиму отвечает определенное отношение [Се3+]/[Се4+]. Форма колебаний определяется, в основном, начальными концентрациями МК и БМК- Период колебаний (меняющийся от нескольких секунд до нескольких сотен секунд} обратно пропорционален логарифмам концентраций бромата и БМК и прямо пропорционален логарифму концентрации Се. Колебательный режим постепенно изменяется, и в конце концов колебания исчезают вследствие необратимого расхода бромата и БМК. В центре области существования колебаний наблюдаемое число периодов достигает неско

страница 151
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
магазин диодных ламп для авто
электропривод типа белимо мв 220
цена на оборудование для 3д кинотеатра
театр на перовской малыш и карлсон купить билет

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.05.2017)