Nonlinear dynamics of reaction and reaction-diffuson systems  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
60867
Type K
Principal investigator Noszticzius, Zoltán
Title in Hungarian Reakció és reakció-diffúzió rendszerek nemlineáris dinamikája
Title in English Nonlinear dynamics of reaction and reaction-diffuson systems
Keywords in Hungarian Nemlináris kémia, oszcilláló reakciók, szabad gyökök, bifurkációs diagramok, parametrikus reprezentáció, sav-bázis diódák, ionkromatográfia
Keywords in English Nonlinear chemistry, oscillating reactions, free radicals, chemical waves, bifurcation diagrams, parametric representation, acid-base diodes, ion chromatography
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Farkas, Henrik
Gyökérné dr. Wittmann, Mária
Kály-Kullai, Kristóf
Roszol, László
Volford, András
Starting date 2006-02-01
Closing date 2011-01-31
Funding (in million HUF) 11.000
FTE (full time equivalent) 15.01
state closed project
Summary in Hungarian
1)Az oszcillációs Belouszov-Zsabotyinszkij reakció mechanizmusának tanulmányozása.
a)Karboxil gyökök és brómatomok generálása rátáplálásos tankreaktorban azon célból, hogy
reakcióikat szeparáltan tanulmányozzuk, és így kideríthessük, hogy mi a szerepük különféle
BZ oszcillátorokban és láncreakciókban.
b)Kinetikus és sztöchiometriai mérések az előkísérleteink révén felfedezett nemkatalizált
bromát-malonsav és bromát-brómmalonsav reakciókkal.
c)A ferroin katalizálta egyik BZ rendszerben a laboratóriumunkban nemrégiben talált erős
CO fejlődés forrásának meghatározása.
d)Valamennyi kísrleti megfigyelésünket számítógépes szimulációval szándékozunk
összehasonlítani, hogy fel tudjuk tárni az oxálsav és malonsav szubsztrátumú BZ reakciók
mechanizmusát.
2)Kémiai dinamikai rendszerek analízise a parametrikus reprezentáció módszerével (PRM).
3)Kémiai hullám-kísérletek inhomogén közegben és az eredmények interpretációja
a geometriai hullámelmélet alapján.
4)Elektrolit diódák létrehozása gyenge savakkal és bázisokkal.
a)Áram-feszültség karakterisztikák mérése gyenge savakkal és bázisokkal.
b)Egyszerűsitett elmélet kifejlesztése és numerikus modellezés.
c)Az új eszköz alkalmazása a gyenge lúgot szennyező anionok és a gyenge savat
szennyező kationok meghatározására.
d)A c)-ben elért eredményekre alapozva egy új típusú ionkromatográf kifejlesztése.
Summary
1) Study of the mechanism of the oscillatory Belousov-Zhabotinsky reaction.
a) Generation of carboxyl radicals and bromine atoms in fed-batch reactors to study their
reactions separately to disclose their role in various BZ oscillators and in chain reactions,
b) Kinetic and stoichiometric measurements on the noncatalyzed bromate-malonic acid and
bromate-bromomalonic acid reactions found by us in preliminary experiments.
c) Determination the source of the high CO evolution rate discovered in our lab recently in
a ferroin catalyzed BZ system .
d) All experimental observations will be compared with model calculations to disclose the
mechanism of the BZ reaction with oxalic and malonic acid substrates.
2) Analysis of chemical dynamic systems with the parametric representation method (PRM).
3) Chemical waves wave experiments in nonhomogeneous media and interpretation of
the results with the geometric theory of waves.
4) Construction of electrolyte diodes with weak acids and bases.
a) Current-voltage measurements with weak acids and bases.
b) Development of a simplified theory and numerical modelling.
c) Application of the new device to determine contaminating anions in weak bases and
contaminating cations in weak acids.
d) Based on the results in c) design of and preliminary experiments with a new type of ion
chromatograph.




 

Final report

  
Results in Hungarian
1) Az oszcillációs BZ és BR reakciók vizsgálata: Nem katalizált folyamatok a BZ reakcióban. A ferriin-brómmalonsav és a ferriin-malonsav reakció termékei. A CO-fejlődés forrása a klasszikus BZ reakcióban. Periodikus CO- és CO2-fejlődés felfedezése a BR reakcióban. A CO- és CO2-fejlődés teljes inhibíciója rezorcinnal és I(+1) transzfer a dijódmalonsavtól a malonsavra. A CO- és CO2-fejlődéshez vezető reakcióutak a BR reakcióban. Analógiák a BR és BZ reakciók között. A jódmalonsav mint anti-inhibitor a rezorcin-inhibeált BR reakcióban. Antioxidáns meghatározás a BR reakció segítségével 2) Kémiai dinamikai rendszerek analízise a parametrikus reprezentáció módszerével 3) Kémiai hullám-kísérletek inhomogén közegben és az eredmények interpretációja a geometriai hullámelmélet alapján; Liesegang mintázatok tanulmányozása: Kémiai hullámok terjedése körszimmetrikus inhomogén közegben. Szisztematikus front-torzulás és konszekutív frontok egy csapadékképző rendszerben. Mintázatképződés és önszerveződés egy egyszerű csapadékképző rendszerben. Gerjeszthető rendszerek modellezése sztochasztikus sejtautomatával. Tervezett mintázatok: a csapadékképződés rugalmas szabályozása elektromos árammal. Csapadékmintázatok durvulása egy mozgó reakció-diffúzió frontban 4) Elektrolit diódák tervezése és kutatása: Hidrogélek integrálása kemény és puha mikroszerkezetekbe. Negatív sóhatás egy sav-bázis diódában. Mikro-mintázatos polivinil butirál membrán sav-bázis diódákhoz
Results in English
1) Mechanistic studies of the oscillatory BZ and BR reactions: Uncatalyzed processes in the BZ reaction. Products of the ferriin-BrMA and the ferriin-MA reactions. The source of the CO evolution in the classical BZ reaction. Discovery of periodic CO and CO2 evolution in the BR reaction. Complete inhibition of the CO and CO2 evolution with resorcinol and I(+1) transfer from I2MA to MA. Reaction routes leading to CO and CO2 in the BR reaction. Analogies between the BR and BZ reactions. IMA as an antiinhibitor in the resorcinol inhibited BR reaction. Antioxidant determination with the BR reaction 2) Analysis of chemical dynamical systems with the parametric representation method 3) Chemical wave experiments in non-homogeneous media and interpretation with the geometric wave theory; Liesegang patterns: Propagation of chemical waves in a non-homogeneous medium with circular symmetry. Systematic front distortion and presence of consecutive fronts in a precipitation system. Pattern formation and self-organization in a simple precipitation system. Stochastic cellular automata modeling of excitable systems. Designed patterns: flexible control of precipitation through electric currents. Coarsening of precipitation patterns in a moving reaction-diffusion front 4) Design and research of electrolyte diodes: Integration of hydrogels in hard and soft microstructures. Negative salt effect in an acid-base diode. A micro-patterned polyvinyl butyral membrane for acid-base diodes
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60867
Decision
Yes





 

List of publications

  
L. Onel, G. Bourceanu, I. Bitter, M. Wittmann, Z. Noszticzius: Uncatalyzed Reactions in the Classical Belousov-Zhabotinsky System. 2. The Malonic Acid-Bromate Reaction in Acidic Media, J. Phys. Chem. A 110, 990-996, 2006
L. Hegedűs, H.-D. Försterling, L. Onel, M. Wittmann, Z. Noszticzius: Contribution to the Chemistry of the Belousov-Zhabotinsky Reaction. Products of the Ferriin-Bromomalonic Acid and the Ferriin-Malonic Acid Reactions, J. Phys. Chem. A 110(47), 12839 - 12844, 2006
L. Onel, M. Wittmann, K. Pelle, Z. Noszticzius, L. Sciascia: The Source of the Carbon Monoxide in the Classical Belousov-Zhabotinsky Reaction, J. Phys. Chem. A. 111, 7805-7812, 2007
M Wittmann, Z Noszticzius: Reply to the “Comment on ‘Mechanistic Investigations on the Belousov-Zhabotinsky Reaction with Oxalic Acid Substrate. 2. Measuring and Modeling the Oxalic Acid-Bromine Ch, J. Phys. Chem. A 114(10), 3742, 2010
N. Muntean, G. Szabó, T. Lawson, J. Fülöp, M. Wittmann, Z. Noszticzius, L. Onel: IMA (iodomalonic acid) as an “anti” inhibitor in the resorcinol inhibited Briggs-Rauscher reaction, poszter, ESF FUNCDYN 3rd Workshop, 2009
A. Volford, I. Lagzi, Z. Rácz, F. Molnár: Precipitation Patterns in a Moving Reaction-Diffusion Front, poszter, ESF FUNCDYN 3rd Workshop, 2009
N. Muntean, I. Baldea, G. Szabó, Z. Noszticzius: Antioxidant capacity determination by the Briggs-Rauscher oscillating reaction in a flow system. An application of functional dynamics in analytical chemistry, STUDIA UNIVERSITATIS BABES-BOLYAI CHEMIA 1: 121-132., 2010
L. Roszol, T. Lawson, V. Koncz, Z. Noszticzius, M. Wittmann, T. Sarkadi, P. Koppa: A Micropatterned Polyvinyl Butyral Membrane for Acid-Base Diodes, J. Phys. Chem. B 114(43), 13718-13725, 2010
P. L. Simon, A. Volford: Detailed study of limit cycles and global bifurcations in a circadian rhythm model, Int. J. Bifurcation and Chaos 16/2, 349-369, 2006
A. Volford, F. Izsák, M. Ripszám, I. Lagzi: Systematic front distortion and presence of consecutive fronts in a precipitation system, J. Phys. Chem. B, 110, 4535-4537, 2006
G. Szabó, A. Csavdári, L. Onel, G. Bourceanu, Z. Noszticzius, M. Wittmann: Periodic CO and CO2 Evolution in the Oscillatory Briggs-Rauscher Reaction, J. Phys. Chem. A. 111, 610-612, 2007
A. Volford, F. Izsák, M. Ripszám, I. Lagzi: Pattern formation and self-organization in a simple precipitation system, Langmuir 23(3), 961-964, 2007
T Szakály, I. Lagzi, F. Izsák, L Roszol, A Volford: Stochastic cellular automata modeling of excitable systems, Central European Journal of Physics 5, 471-486, 2007
M. Lei, B. Ziaie, B., E. Nuxoll, K. Iván, Z. Noszticzius, R.A. Siegel: Integration of hydrogels with hard and soft microstructures, J. Nanoscience and Nanotechnology 7, 780-789, Special Issue for the International Symposium on Soft-Nanotechnology, 2007
L. Onel, G. Bourceanu, G. Szabó, A. Csavdári, Z. Noszticzius, M. Wittmann: Reactions Leading to CO and CO2 Evolution in the BriggsRauscher Reaction, ESF Functional Dynamics programjának konferenciája, Dánia, 2007, poszter, 2007
L Roszol, A Volford: Chemical waves in inhomogeneous media with circular symmetry – Experimental studies, ESF Functional Dynamics programjának konferenciája, Dánia, 2007, poszter, 2007
K. Kály-Kullai: Chemical waves in inhomogeneous media with circular symmetry – Numerical studies, ESF Functional Dynamics programjának konferenciája, Dánia, 2007, poszter, 2007
I. Bena, M. Droz, I. Lagzi, K. Martens, Z. Rácz, A. Volford: Designed Patterns: Flexible Control of Precipitation through Electric Currents, Phys. Rev. Lett. 101, 075701, 2008
L. Onel, G. Bourceanu, M. Wittmann, Z. Noszticzius, and G. Szabó: I(+1) Transfer from Diiodomalonic Acid to Malonic Acid and a Complete Inhibition of the CO and CO2 Evolution in the Briggs-Rauscher Reaction by Resorcinol, J. Phys. Chem. A, 112 (46), 11649-11655, 2008
L. Roszol, A. Várnai, B. Lorántfy, Z. Noszticzius: Salt effect and counter salt effect in an acid-base diode, poszter, Gordon Conference, 2008
L. Roszol, V. Koncz, Z. Noszticzius: Salt contamination in weak acid – weak base diodes, poszter, ESF FUNCDYN 2nd Workshop, 2008
L. Onel, G. Bourceanu, Th. Lawson, J. Fülöp, M. Wittmann, Z. Noszticzius, N. Muntean and G. Szabó: Functional role of an inhibitor: complete inhibition of CO and CO2 evolution in the Briggs-Rauscher (BR) reaction by resorcinol, and search for the reactions producing CO, poszter, ESF FUNCDYN 2nd Workshop, 2008
T Lawson, J Fülöp, M Wittmann, Z Noszticzius, N Muntean, G Szabó, L Onel: Iodomalonic Acid as an Anti-Inhibitor in the Resorcinol Inhibited Briggs-Rauscher Reaction, J. Phys. Chem. A, 113 (51), 14095-14098, 2009
N Muntean, G Szabó, M Wittmann, T Lawson, J Fülöp, Z Noszticzius, L Onel: Reaction Routes Leading to CO2 and CO in the Briggs-Rauscher Oscillator: Analogies between the Oscillatory BR and BZ Reactions, J. Phys. Chem. A, 113 (32), 9102-9108, 2009
L Roszol, A Várnai, B Lorántfy, Z Noszticzius, M Wittmann: Negative salt effect in an acid-base diode: Simulations and experiments, J. Chem. Phys. 132(6) 064902, 2010
L. Roszol, A. Volford: Stationary free wave end propagating in an inhomogeneous excitable medium, poszter, ESF FUNCDYN 3rd Workshop, 2009
A. Volford, I. Lagzi, F. Molnár, Z. Rácz: Coarsening of precipitation patterns in a moving reaction-diffusion front, Phys. Rev. E 80, 055102, 2009
L. Roszol, K. Kály-Kullai, A. Volford: Chemical waves in inhomogeneous media with circular symmetry, Chem. Phys. Lett. 478, 75-79, 2009




 

Events of the project

  
2011-08-19 09:39:52
Résztvevők változása



Back »