Nemlineáris dinamikai jelenségek kémiai rendszerekben
Title in English
Nonlinear dynamical phenomena in chemical systems
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Participants
Csörgeiné Kurin, Krisztina Oltiné dr. Varga, Margit Szalai, István
Starting date
2003-01-01
Closing date
2007-12-31
Funding (in million HUF)
12.654
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Időben és térben periodikus kémiai rendszerek (oszcilláló kémiai reakciók és kémiai mintázatképződés) új variánsainak előállítását, mechanisztikus vizsgálatát és az alkalmazási lehetőségek kutatását jelöltük meg célkitűzésként.
-Előállítottunk egy új oszcillátor családot, amelynek általános összetétele: Mn(VII/IV/III)–H2PO2- –Pt felület. Az új rendszerek (3 variáns) a nyitott áramkörű elektrokémiai oszcillátorok közé sorolhatók.
-Kidolgoztuk az oszcilláló kémiai rendszerek előállításának egy új módszerét. Alkalmazásával előállítottuk a Ca2+-ion, Al3+-ion és F–-ion oszcillátorokat.
-Előállítottuk a Briggs-Rauscher típusú oszcillátor család egy új tagját, megadtuk a valószínű mechanizmust és szimuláltuk az oszcillációkat.
-A BrO3- –CHD–katalizátor összetételű oszcilláló kémiai rendszerek működését egy 30 reakcióból álló mechanizmussal szimuláltuk.
- Mechanizmust javasoltunk a bromát–aceton–hipofoszfit–Mn(II)–Ru(II) összetételű oszcilláló kémiai rendszerben észlelt dinamikai viselkedés magyarázatára.
- Előállítottuk a „kettős szubsztrát–kettős katalizátor”-t tartalmazó bromát oszcillátorban a primer oszcillátort (összetétele: BrO3- –BrAc–Ru(II)).
- Egy pH-oszcillátorból és egy pH-érzékeny gélből összeállított rendszerben megkíséreltük az oszcilláció kémiai energiáját mechanikai munkává alakítani.
Eredményeinket 13 közleményben (Σ. i.f. 60,8) publikáltuk.
Results in English
The goals of the proposed research were to design new variants of chemical systems that are periodic in time and space, to study their mechanism and to look for practical applications.
-A new oscillatory family (composition: Mn(VII/IV/III)–H2PO2- –Pt surface) was designed. The new systems (3 variants) belong to the group of the open circuit electrochemical oscillators.
-A systematic approach for design of chemical oscillators was developed. The new method has significantly extended the number of elements that are able of participating in oscillatory processes. So far sustained periodic pulses in the concentration of Ca2+, Al3+ and F– ions were induced by using the method.
-A new member of the Briggs-Rauscher type oscillators was found. Mechanism for explaining the oscillations was proposed.
-A 30-step mechanism was suggested to simulate the rich dynamical behavior observed in the BrO3- –CHD– catalyst type oscillators.
-The BrO3- –BrAc–Ru(II) subsystem was found to be the core oscillator what is responsible for the long lasting temporal and spatial periodicity that appear in the 5-component BrO3- –Aceton–H2PO2- –Mn(II)–Ru(II) batch oscillatory system.
-An attempt was made to convert the chemical energy of the oscillatory reaction to mechanical work by coupling a pH oscillator to a pH-sensitive gel.
-The results have been published in 13 scientific papers (Σ i.f.: 60.8).
K. Kurin-Csörgei, I.R. Epstein, M. Orbán: New Heterogeneous Chemical Oscillators: Reduction of Manganese Species by Hypophosphite on a Pt Surface, J. Phys. Chem. B, 108, 7352, 2004
I. Szalai, P.DeKepper: Turing Patterns, Spatial Bistability and Front Instabilities in a Reaction-Diffusion System, J. Phys. Chem. A, 108, 5313, 2004
I. Szalai, K. Kurin-Csörgei, M. Orbán:: Dynamics and Mechanism of Bromate Oscillators with 1,4-Cyclohexanedione, J. Phys. Chem. A, 107 (47), 10074-81, 2003
K. Kurin-Csörgei, I.R. Epstein, M. Orbán: Systematic Design of Chemical Oscillators Using Complexation and Precipitation Equilibria, Nature, 433, 139, 2005
I. Szalai, F. Gauffre, V. Labrot, J. Boissonade, P.DeKepper: Spatial Bistability in a pH Autocatalytic System: From Long to Short Range Activation, J. Phys. Chem. A, 109, 7843, 2005
I. Szalai, P.DeKepper: Spatial Bistability, Oscillations and Excitability in the Landolt Reaction, Phys. Chem. Chem. Phys, 8, 1105, 2006
I. Szalai, K. Kurin-Csörgei, V. Horváth, M. Orbán: New Experimental Data and Mechanistic Studies on the Bromate-Dual Substrate-Dual Catalyst Batch Oscillator, J. Phys. Chem. A, 110, 6067, 2006
I. Varga, I. Szalai, R. Mészáros, T. Gilányi: Pulsating pH-Responsive Nanogels, J. Phys. Chem. B. 110, 20297, 2006
K. Kurin-Csörgei, M. Orbán, I.R. Epstein: Periodic Pulses of Calcium Ions in a Chemical System, J. Phys. Chem. A, 110, 7588, 2006
K. Keresztúri, I. Szalai: Dynamics of Bromate Oscillators with 1,4-Cyclohexanedione in a Continuously Fed Stirred Tank Reactor, Chemical Physics Letters 428, 288, 2006
K. Keresztúri, I. Szalai: Briggs-Rauscher Reaction with 1,4-Cyclohexanedione Substrate, Z. Phys. Chem 220, 1071, 2006
Boissonade J, De Kepper P, Gauffre F, et al.: Spatial bistability: A Source of Complex Dynamics. From Spatiotemporal Reaction-Diffusion Patterns to Chemomechanical Structures, CHAOS 16 (3) Art. No. 037110, 2006
Orban M: Oszcilláló Kémiai Reakciók: Múlt, Jelen Jövő, Magyar Kémiai Folyóirat 112, 44, 2006
