화학 시계는 무엇입니까?

화학 클록은 반응 화학 화합물이 반응물의 농도를 조정하여 비교적 정확하게 설정할 수있는 시간 지연 후 갑작스럽고 관찰 가능한 사건을 가져 오는 시나리오입니다. 종종 이벤트는 색상의 변화로 표시되지만 가스 생산과 같은 다른 형태가 발생할 수 있습니다. 경우에 따라, 변화는 주기적이며 주기적으로 둘 이상의 상태를 주기적으로 전환하는 솔루션이 포함되며, 일반적으로 다른 색상으로 표시됩니다.

가장 간단한 화학 시계 중 하나는 "요오드 시계"반응으로 알려져 있습니다. 두 개의 무색 솔루션이 혼합되어 있으며 일시 중지 후 결과 솔루션은 갑자기 진한 파란색으로 변합니다. 실험의 가장 일반적인 버전에서, 한 용액은 황산과 과산화수소의 희석 혼합물, 다른 용액은 요오드화 칼륨, 전분 및 나트륨 티오 설페이트의 혼합물을 함유한다. 용액을 혼합 할 때, 원소 요오드는 요오드화 칼륨에서 방출되지만 더 빠른 반응은요오드와 나트륨 티오 설페이트는 그것을 무색 요오드화 이온으로 되돌립니다. 모든 티오 설페이트가 사용되면 요오드는 전분과 반응하여 진한 파란색 화합물을 생성 할 수 있습니다.

주기적 또는 진동하는 화학 클록 반응은 특히 매력적입니다. 일반적으로, 평형 지점에 도달 할 때까지 화학 반응은 한 방향으로 진행됩니다. 그 후, 온도 변화와 같은 다른 요인의 개입 없이는 더 이상 변화가 발생하지 않습니다. 진동 반응은 자발적으로 평형에서 멀어지고 반복적으로 돌아와서이 규칙을 무시하는 것처럼 보였기 때문에 처음에는 당황했습니다. 실제로, 전체 반응은 평형을 향해 진행되고 거기에 머무르지 만, 그 과정에서 하나 이상의 반응물 또는 중간 제품의 농도는 주기적으로 변한다.

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이상적인 진동 화학 CLOC에서K, 제품을 생성하는 반응 과이 제품을 사용하는 또 다른 반응이 있으며, 제품의 농도는 어떤 반응이 발생하는지 결정합니다. 농도가 낮 으면 첫 번째 반응이 발생하여 더 많은 제품을 만듭니다. 그러나 제품의 농도가 증가하면 두 번째 반응이 발생하여 농도를 줄이고 첫 번째 반응이 발생합니다. 이는 두 경쟁 반응이 생성물의 농도를 결정하여 어떤 반응이 일어날 지 결정하는주기를 초래합니다. 여러 사이클 후, 혼합물은 평형에 도달하고 반응이 중단됩니다.

최초의 순환 화학 시계 중 하나는 1921 년 William C. Bray에 의해 관찰되었습니다. 과산화수소와 요오드 레이트 염의 반응과 관련이 있습니다. Bray와 그의 학생 Hermann Liebhafsky의 조사는 산소의 생산으로 요오드를 요오드로 감소시키고 요오드 레이트로의 요오드 산화가 Plack으로 돌아 왔다는 것을 보여주었습니다.e 산소 생산 및 요오드 농도에서 주기적 피크가있는주기적인 방식으로. 이것은 Bray-Liebhafsky 반응으로 알려져 있습니다.

1950 년대와 1960 년대에 생물 생리 학자 Boris P. Belousov와 나중에 Anatol M. Zhabotinsky는 세련된 산화 및 세륨 염의 감소와 관련된 또 다른 주기적 반응을 조사하여 진동 색상 변화를 초래했습니다. Belousov-Zhabotinsky 또는 BZ가 화학 혼합물의 얇은 층을 사용하여 반응을 수행하는 경우, 반응물의 농도에서 작은 국소 변동이 복잡한 나선형 및 동심원의 출현으로 이어지는 현저한 효과가 나타납니다. 일어나는 화학 공정은 18 개의 뚜렷한 반응을 포함하여 매우 복잡합니다.

과학 강사 Thomas S. Briggs와 Warren C. Rauscsher는 위의 반응을 기초로 사용하여 1972 년에 흥미로운 3 색 진동 화학 시계를 만들었습니다.주기적으로 무색에서 밝은 갈색에서 진한 파란색으로 변경됩니다. 조심스럽게 설정하면 진한 파란색으로 평형 상태로 정착하기 전에 10-15주기가있을 수 있습니다.

색이 아닌 모양의 변화를 포함하는 특이한 화학적 시계는 수은을 치는 심장 반응입니다. 수은 방울을 황산에 이리 크롬산 칼륨 용액에 첨가 한 다음, 철 네일을 수은에 가깝게 배치합니다. 수은 I 황산염의 필름은 방울에 형성되어 표면 장력을 줄이고 철 네일을 퍼 뜨리고 촉구합니다. 이런 일이 발생하면 손톱의 전자는 수은 I 설페이트를 수은으로 줄여 표면 장력을 회복하고 덩어리가 다시 수축되어 손톱과의 접촉을 잃게됩니다. 프로세스는 여러 번 반복되어 주기적 인 모양 변화가 발생합니다.

화학 클록 반응은 진행중인 연구 분야입니다. 특히 주기적 또는 진동 반응은 화학 동역학 및 자체 아르가에 대한 연구에 큰 관심을 가지고 있습니다.NIGING SYSTEMS. 이 유형의 반응이 생명의 기원에 관여했을 수 있다고 추측되었습니다.