Белоусова-Жаботинского реакция, протекающее в автоколебательном режиме каталитическое окисление различных восстановителей бромноватой кислотой НВrO3. При этом наблюдаются колебания концентраций окисленной и восстановленной форм катализатора и некоторых промежуточных продуктов. Реакция идет в кислом водном растворе; в качестве катализаторов используют ионыметаллов переменной валентности.
напр. Се или Мn, в качестве восстановителей - малоновую кислоту, ацетилацетон и др. Белоусова-Жаботинского реакция - наиболее изученная гомогенная колебательная реакция. открытие
которой стимулировало резкий рост исследований хим. колебаний и привело к
созданию новой области хим. кинетики.
Упрощенная схема Белоусова-Жаботинского реакция включает несколько процессов: 1. Разветвленная цепная реакция окислителя с автокатализатором НВrO2; в результате обеспечивается самоускоряющееся окислениекатализатора Мn+ :
2. Ингибирование окисления в результате быстрой реакции, обрывающей разветвленную цепь:
Таким образом механизм реакции можно изобразить мнемонической схемой (рис. 1), где
автокатализатор НВrO2 обеспечивает
Непосредственную положительную обратную связь (отмечена знаком +), а ингибитор замыкает петлю отрицательной обратной связи ( — ). Колебательный цикл можно качественно описать следующим образом. Когда концентрация М(п+1)+ в системе достаточно велика, скорость образования Вr- и его концентрация в растворе также высоки. В результате цепная реакция окисления Мn+ заторможена и концентрация М(п+1)+ падает, стремясь к своему пороговому значению, при достижении которого концентрация Вr- резко падает, а концентрация НВrО2 возрастает. Разветвленная цепная реакция ускоряется и концентрация М(п+1)+ начинает расти, стремясь к верхнему порогу, при достижении которого концентрация Вr- снова резко возрастает, обрывая разветвленную цепь, и цикл повторяется. Колебания концентраций окисленной и восстановленной форм катализатора сопровождаются колебаниями окраски раствора от бесцветной к желтой, если катализатор – ионы церия, или от голубой к красной в случае фенантролинового комплекса железа [Fe(phen)3].
Рис. 1. Схема реакции Белоусова - Жаботинского (RBr-бромпроизводное
восстановителя).
Реакция Белоусова Жаботинского демонстрирует большое число различных колебательных режимов, которые зависят от температуры, кислотности и концентрации исходных реагентов. Период колебаний может изменяться от десятых долей секунды до десятков минут. Наблюдаются простые периодические колебания различной формы, сложные колебания с несколькими максимумами в одном периоде, многочастотные и стохастические колебания (см. рис. 2). При проведении реакции Белоусова Жаботинского в закрытой системе можно наблюдать до нескольких тысяч циклов; в проточном реакторе колебания поддерживаются сколь угодно долго. В неперемешиваемом растворе, где исключена конвекция, наблюдаются бегущие концентрационные волны, образующие самоподдерживающиеся динамические структуры (рис. 3).
Реакция открыта Б. П. Белоусовым в 1951, подробно изучалась А. М. Жаботинским
в 1964.
Рис. 2. Различные типы колебаний концентрации Се4+ в реакторе идеального перемешивания: а - в - пилообразные колебания с различным соотношением длительности переднего и заднего фронта; г - синусоидальные колебания; д-хаотич. колебания; е-нестационарные сложно-периодические колебания.
Рис. 3. Динамические структуры, образованные бегущими концентрационными волнами
в тонком слое неперемешиваемого раствора (катализатор [Fe(phen)3]; интервал между кадрами 15с; скорость волн 0,01
см/с): а - концентрич. волны от точечного источника - ведущего центра; длина волны 0,55 см; б - спиральные волны; 0,15 см.
Лит.: Жаботинский А. М., Концентрационные автоколебания, М., 1974: Полак Л. С, Михайлов А. С.. Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах, М., 1983; Oscillations and traveling waves in chemical systems, N.7Y., 1985.
0,01
см/с): а - концентрич. волны от точечного источника - ведущего центра; длина волны 
0,55 см; б - спиральные волны; 
0,15 см.