Caos y belleza en un vaso de precipitados-traduccion

CAOS Y BELLEZA EN UN VASO DE PRECIPITADOS: LA HISTORIA TEMPRANA DE LA REACCIÓN DE BELOUSOV-ZHABOTINSKY

Descubierto en 1950 por Belousov en la Unión Soviética y más investigado por Zhabotinsky y su grupo de investigación en la década de 1960, la reacción de Belousov-Zhabotinsky pronto llegó a la atención más amplia de los científicos en ambos lados del hierro Cortina e hizo una importante contribución a la consolidación La teoría de Prigogine de la termodinámica de no equilibrio.Permitir que los científicos estudien el comportamiento caótico en el laboratorio,también allanó el camino para nuevas investigaciones de autoorganización sistemas en biología y jugó un papel importante en la formación del campo de la ciencia no lineal. Enfoque en el período comprendido entre 1950 y 1975, este documento explora la historia temprana de esta enigmática reacción.

INTRODUCCIÓN

Cuando se investiga el mecanismo de reacción del cítrico ciclo de ácido en el Instituto de Saneamiento de toda la Unión de Moscú y Química en 1950, el científico soviético Boris P.Belousov (Fig. 1) descubrió una solución química capaz de oscilaciones en forma de cambios de color periódicos a tiempo. La reacción fue investigada adicionalmente por Anatoly M. Zhabotinsky (Fig. 2) y su grupo de investigación en la década de 1960 Durante la década de 1970, el Belousov-Zhabotinsky reacción (reacción de BZ en lo sucesivo) llamó la atención de científicos en ambos lados de la cortina de hierro.A través de los esfuerzos combinados de diversas investigaciones grupos en todo el mundo, el mecanismo de la reacción y las propiedades cinéticas se descubrieron y explicaron gradualmente.Mientras que los científicos soviéticos habían sido muy conscientes de los orígenes y la historia temprana de la reacción de BZ desde la década de 1960, comenzaron los investigadores fuera de la Unión Soviética para aprender más sobre la rica historia de Belousov descubrimiento solo durante la década de 1980 [1].

LA REACCIÓN DE BELOUSOV-ZHABOTINSKY

La reacción de Belousov-Zhabotinsky se describe como oxidación autocatalítica de un ácido orgánico (originalmente ácido malónico) por bromato de potasio. Las oscilaciones pueden ser

generado por medio de diferentes condiciones experimentales y reactivos, como el uso de cerio o manganeso iones o ferroína como catalizadores. Cuando se realiza en un agitado contenedor, la solución exhibirá un cambio periódico de color (oscilaciones temporales). El uso de ferroína produce el los cambios de color más impresionantes (rojo brillante y azul). Los la reacción también es capaz de formar patrones en el espacio y el tiempo cuando se realiza en una placa de Petri poco profunda llena con una capa delgada de reactivo BZ no agitado. Dos tipos de ondas de oxidación de colores aparecerán alrededor de los marcapasos y propagarse a través del medio a una velocidad constante (oscilaciones espaciotemporales). Mientras que las olas de la primera Tipo, conocido como patrones objetivo, formará anillos concéntricos expandiéndose lejos del marcapasos (Fig. 3), segundo tipo las ondas espirales girarán  alrededor de su centro y exhibirán un patrón dinámico. Hoy se sabe que el BZ la reacción comprende una multitud de reacciones individuales, y que su comportamiento está sujeto a los principios de no lineal cinética debido a mecanismos de retroalimentación complejos. A fecha, más de ochenta reacciones elementales han sido identificado [2]. Una composición estándar de reactivos (potasio bromato, ácido malónico y ácido sulfúrico) por Richard J. Field, Endre Kor¨ os y Richard M. ¨  Noyes en 1972 [3].

Hoy, está bien establecido que las oscilaciones químicas Historia de la reacción de Belousov-Zhabotinsky, 1950-1975 Boris Belousov no fue el primer científico en investigar fenómenos oscilatorios en sistemas químicos. La descripción de Gustav T. Fechner de una celda electroquímica produciendo una corriente oscilante fue publicado en 1828, y el descubrimiento de Raphael E. Liesegang de su "Liesegang" Anillos "apareció en 1896. Wilhelm Ostwald estudió electroquímica oscilaciones durante finales de 1890 y principios 1900, y Georg Bredig publicó sus observaciones de la descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno en 1903 [4]. Alfred J. Lotka y William Bray a menudo son nombrados como precursores  inmediatos de Belousov [5]. Lotka propuso varios modelos cinéticos de una oscilación química idealizada en fase homogénea [6]. Los modelos de Lotka fueron recibidos por William Bray, quien descubrió el primer genuino reacción oscilatoria en fase homogénea en 1921 [7], más tarde conocida como la "reacción de Bray-Liebhafsky". Sin embargo, Bray la interpretación de su descubrimiento fue cuestionada por muchos de sus contemporáneos y por lo tanto tuvo poco impacto en el mundo científico de su tiempo [8]. Fue solo en la década de 1960 que las reacciones químicas oscilatorias llamaron la atención de científicos de nuevo.

Las fuentes históricas de la carrera de Belousov son extremadamente

escaso. Belousov nació en Moscú en 1893, pero se mudó

a Suiza con sus padres en 1908. Se entrenó como

un químico en ETH Zurich y se graduó en 1915, aunque

sin obtener un diploma formal. El regresó

a Moscú en 1916 y comenzó una carrera como química

profesor. Desde principios de la década de 1920 en adelante, Belousov era

empleado tanto como profesor e investigador con militares

instituciones como la Higher Military Chemical School

y la Escuela de Entrenamiento Avanzado de Oficiales de la

Ejército Rojo. En 1935, Belousov se convirtió en investigador principal

en el All-Union Institute of Sanitation and Chemistry.

Durante la Gran Guerra Patria (1941-1945), él fue

trabajando en proyectos de guerra química y de radiación

proteccion. A través de su investigación de métodos para

eliminar los agentes tóxicos del cuerpo humano, desarrolló Belousov

un gran interés en el papel de los ciclos bioquímicos

dentro de los organismos vivos. Después de la guerra, parte de Belousov

el trabajo incluyó el mecanismo de reacción del ácido cítrico

ciclo (también conocido como ciclo de Krebs). Fue finalmente en

conexión con esta investigación que Belousov hizo el

descubrimiento accidental de oscilaciones de concentración periódicas

en 1950. Hacia el final de su vida laboral, Belousov

dirigió varios otros proyectos de investigación en radiación

protección en el Instituto de Biofísica de la

Ministerio de Salud de la URSS (formado en 1952) hasta su

jubilación en 1966. Murió el 12 de junio de 1970 en Moscú

[9]. Mientras intenta recrear los procesos autocatalíticos de

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