Problém uklizeného pokoje

tl_files/Clanky/Images/62_The_Belousov-Zhabotinsky_Reaction.jpg

Pokud sis prohlédl video, o kterém byla řeč v upoutávce, možná ti vrtá hlavou, jaké soustavy vykazují tendence k podobnému uspořádání. V přírodě pozorujeme kromě oscilátorů jako kyvadlo mnoho dějů, které vykazují při vhodných podmínkách periodické chování. Jedná se o soustavy, které jsou dostatečně vzdálené od rovnovážného stavu a za vhodných podmínek mohou vykazovat časové i prostorové oscilace, popř. vznik prostorových struktur. Příkladem vzniku časových oscilací je například píšťala nebo smyčec, příkladem prostorových oscilací jsou například písečné duny nebo sněhové závěje ve větru.

Objev Bělousov-Žabotinského reakce, kterou jsi viděl na videu, sahá do roku 1950, když si už postarší profesor Bělousov při výzkumu katalýzy v Krebsově cyklu všiml, že se jeho roztok periodicky zabarvuje do žluta a pak odbarvuje, a to asi jednu hodinu, dokud se uvolňoval oxid uhličitý CO2. Bohužel svou práci publikoval v neznámém sborníku. Teprve o jedenáct let si jí všiml jiný akademik,  A. M. Žabotinskij, který děj dále studoval a prezentoval širší vědecké komunitě v roku 1968 na sympóziu v Praze. A jaký je princip této reakce? Jedná se o chemické hodiny, kdy systém v pravidelných intervalech podléhá barevným oscilacím. Ty odpovídají různé koncentraci jednotlivých reaktantů v systému – na barevných změnách se podílí přibližně 30 meziproduktů současně probíhajících reakcí.

V „obyčejných“ systémech by došlo k ustavení rovnováhy, která by byla sice dynamického typu, ale koncentrace látek na jednotlivých místech systému by již byly „statisticky stejné“, protože rychlosti vzniku i rozpadu určité látky by se vyrovnávaly. V případě této reakce můžeme zjednodušeně říct, že molekuly spolu „komunikují“ a přinejmenším navenek se systém chová jako uspořádaný celek. Na mnohem složitější úrovni pak fungují cyklické procesy v živých organismech. Základní biochemické cykly, např. tzv. glykolýza, neprobíhají kontinuálně, ale fungují spíše v podobě složitých kmitů – koncentrace jednotlivých látek opět procházejí pravidelnými změnami.

Možná ti vrtá hlavou, jak je to všechno možné, když v přírodě všechno směřuje k neuspořádanosti, dokonce i tvůj pokoj. Ve skutečnosti systém kromě popsaných reakcí produkuje i teplo, které v soustavě zvyšuje entropii, proto poučka o entropii platí…

Datum: 08. 02. 2016

Autoři: Hanka Ševčíková

 

Literatura:

  1. SCHOLTZ, Vladimír. Belousovova-Žabotinského reakcia [online]. [cit. 2015-07-21]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2011_32_zab.php.
  2.  Scienceworld. Bruselátor: Kde se v chemii bere uspořádanost? [online]. [cit. 2015-07-21]. Dostupné z: http://www.scienceworld.cz/neziva-priroda/bruselator-kde-se-v-chemii-bere-usporadanost-3677/
  3. JkriegerBzr fotos.jpghttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bzr_fotos.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.