Dinâmica complexa no sistema bromato/hipofosfito/acetona/manganês e ferroína

Abstract

Recebido em 19/12/06; aceito em 10/4/07; publicado na web em 25/10/07 COMPLEX DYNAMICS IN THE BROMATE/HYPOPHOSPHITE/ACETONE/MANGANESE AND FERROIN SYSTEM. New chemical systems have been recently designed for the study of complex phenomena such as oscillatory dynamics in the temporal domain and spatiotemporal pattern formation. Systems derived from oscillators based on the chemistry of bromate are the most extensively studied, with the celebrated Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction being the most popular example. Problems such as the formation of bubbles (CO 2 ) and solid precipitate in the course of the reaction and the occurrence of simply short-lived oscillations under batch conditions are very common and, in some cases, compromise the use of some of these systems. It is investigated in this paper the dynamic behavior of the bromate/hypophosphite/acetone/dual catalyst system, which has been sugested as an interesting alternative to circumvent those inconvenients. In this work, manganese and ferroin are employed as catalysts and the complete system (BrO 3 -/H 2 PO 2 -/acetone/Mn(II)-ferroin) is studied under batch conditions. Temporal symmetry breaking was studied in a reactor under agitation by means of simultaneous records of the potential changes of platinum and Ag/AgBr electrodes, both measured versus a reversible hydrogen electrode. Additionally, spatio-temporal formation of target patterns and spiral waves were obtained when the oscillating mixture was placed in a quasi two-dimensional reactor.Keywords: oscillations; chemical kinetics; pattern formation. INTRODUÇÃO Propriedades emergentes e sistemas complexosDefine-se formalmente comportamento emergente como "comportamento coletivo de um agregado de subunidades fisicamente similares não observado individualmente por nenhuma sub-unidade" 1 . Em um contexto mais amplo, Korn 2 compilou as principais definições de propriedades emergentes como sendo dadas em termos: da não aditividade das suas partes; de uma novidade, algo simplesmente novo; da não dedutibilidade e, da não preditabilidade. Finalmente, o autor 2 encerra que emergência é a nova associação que conduz a novas e estáveis configurações observáveis. Emergência é a propriedade mais importante dos sistemas complexos. O comportamento de um sistema complexo não pode ser entendido em termos apenas da extrapolação das propriedades dos seus componentes individuais, ou seja, as propriedades que surgem no nível macroscópico não podem ser preditas a partir das propriedades dos componentes microscópicos, como apresentado no artigo clássico More is different 3 .Whitesides e Ismagilov 4 classificaram um sistema complexo como um sistema no qual: sua evolução é muito sensível às condições iniciais ou a pequenas perturbações; o número de componentes independentes interagindo é grande ou, um no qual há vários caminhos através dos quais a evolução do sistema pode proceder. Comportamento complexo expresso na forma de cinética oscilatória e estruturação espacial, por exemplo, é comum em muitos sistemas reacionais mantidos...

Time Evolution of the Activation Energy in a Batch Chemical Oscillator

“…Thus, the systematic investigation of properties such as activation energy under different conditions might help uncover different mechanistic aspects of oscillatory reactions. This paper reports the temporal evolution of the overall activation energy in the course of the oscillatory reduction of bromate ions in the BrO 3 − /H 2 PO 2 − /acetone/Mn(II)-ferroin system, − in batch.…”