Dinâmica oscilatória em sistemas contendo bromato e 1,4-ciclo-hexanodiona em meio ácido: I. Efeito da temperatura

Abstract

Recebido em 16/5/11; aceito em 11/8/11; publicado na web em 30/9/11 OSCILLATORY DYNAMICS IN SYSTEMS CONTAINING BROMATE AND 1,4-CYCLOHEXANEDIONE IN ACIDIC MEDIA. I. THE EFFECT OF TEMPERATURE. We present in this work the influence of temperature on the dynamics of homogeneous chemical systems containing bromate and 1,4-cyclohexanedione (1,4-CHD) in acidic media. In particular, the following systems were studied: bromate/1,4-CHD/acid, bromate/1,4-CHD/ferroin/acid and bromate/1,4-CHD/trisbipyridine ruthenium/acid. Investigations were carried out by means of an electrochemical probe, at five temperatures between 5 and 45 °C. Activation energies (E a ) were estimated in different ways for the pre-oscillatory and oscillatory regimes. In any case, the E a was found to depend on the catalyst, composition and initial concentrations. In addition, it was observed that ferroin and trisbipyridine ruthenium act as catalysts only during the transition between the induction period and oscillatory regime.Keywords: oscillations; complex kinetics; 1,4-cyclohexanedione. INTRODUÇÃOUma das principais características dos sistemas vivos é a presença de ritmos nas funções regulatórias, exemplos incluem processos em diferentes níveis como os ritmos circadianos, batimentos cardíacos, ciclo menstrual, ciclo de Krebs e outros ciclos intracelulares, como a glicólise. Fenômenos desta natureza são normalmente referidos como processos de auto-organização temporal e também ocorrem em várias reações químicas na forma de oscilações nas concentrações de espécies intermediárias. Em sistemas abertos, o regime oscilatório pode persistir indefinidamente, desde que a alimentação de reagentes frescos e a remoção de produtos formados ocorram de forma adequada. Em sistemas fechados, por outro lado, as oscilações ocorrem de forma transiente e cessam quando a diminuição dos reagentes move o sistema para fora da bacia de atração referente ao estado oscilatório. Adicionalmente aos processos auto-organizados em domínio temporal, o transporte de espécies, fundamentalmente via difusão, pode cooperar com as etapas químicas envolvidas e em determinadas circunstâncias levar à formação de estruturas espaço-temporais. 1 A auto-organização dinâmica ocorre em diversos sistemas físico-químicos abertos e afastados do estado de equilíbrio e vem se tornando uma área de intensa pesquisa. 2 Indubitavelmente, os osciladores homogêneos baseados na redução de bromato são os mais estudados. 3 A origem destes osciladores se deu na Rússia, em 1951, quando Boris Pavlovich Belousov, interessado no ciclo de Krebs, estudava a reação entre bromato e ácido cítrico em meio ácido com íons cério Ce(IV). Belousov esperava observar uma mudança na coloração da solução de amarelo para incolor, como resultado da redução do Ce(IV) para Ce(III). Em lugar de uma simples transição, a solução mudou de cor do amarelo para o incolor por diversas vezes. Belousov só conseguiu publicar sua descoberta em 1958, em um periódico bem pouco conhecido. Em 1961, Anatol M. Zhabotinskii deu continuidade ao trabalho ...