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Lino A. C. S., Porto M. E. G., Ferreira M. M. C., “Descobrindo o Caos, Processos Oscilatórios e Complexidade em Reações Química, Utilizando o Software MATHEMATICA” ["Discovering Chaos, Oscillatory Processes and Complexity of Chemical Reactions by Means of the Software MATHEMATICA"]. Poços de Caldas, MG, 27-30/05/1996: 19a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química: Fronteiras em Química [19th Annual Meeting of the Brazilian Chemical Society: Frontiers of Chemistry], Livro de Resumos [Book of Abstracts], (1996) FQ-051 (1996). Poster FQ-051.


Português
FQ-051

DESCOBRINDO O CAOS, PROCESSOS OSCILATÓRIOS E
COMPLEXIDADE EM REAÇÕES QUÍMICAS, UTILIZANDO O
SOFTWARE MATHEMATICA

Antonio C. S. Lino (PG), Maria E. G. Porto (PG) e Márcia M. C. Ferreira (PQ)
___________________________________________________________________________________
macgiver@iqm.unicamp.br   eugenia@iqm.unicamp.br   marcia@iqm.unicamp.br

Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP

palavras chave: caos, reações químicas, Mathematica
 

           O objetivo deste trabalho é descobrir  e  descrever  visualmente  processos
de caos e oscilatórios em reações químicas simples utilizando o software
Mathematica.
           Reações  químicas  em  geral  começam   e  terminam  com  concentrações
definidas de reagentes  e produtos.  Entretanto,  recentemente descrobriu-se  que
muitas   reações   produzem   intermediários   cujas    concentrações   crescem   e
descrecem  de  maneira cíclica  por  longos  períodos  de tempo.   Estas   reações,
denominadas "oscilantes" são extremamente importantes do ponto de vista teórico
quanto prático pois podem até formar  a  base de alguns  "relógios"  biológicos.
           A  primeira  reação  estudada neste trabalho  é  a reação  autocatalítica:



           Para  determinada  escolha   de  constantes  de  velocidade,  esta  simples
reação apresenta  um  caráter oscilatório mas nunca caótico.
           O  termo  caótico   advindo  da  teoria  de  Caos  é  usado  para  descrever
comportamentos  não  periódicos  originados da natureza  não  linear de sistemas
determinísticos.  R. A. Schmitz,  K. R. Graziani e  J. L. Hudson  em  1977 foram os
primeiros a reportarem a  observação de caos em uma reação química através de
experimentos com a reação  de  Belouzov-Zhabotinsky.
           A  segunda   reação  estudada  aquí,   é  a  reação  glicolítica  de  Decroly-
Goldbeter.  Ela envolve um  conjunto  de parâmetros:  constantes  de  velocidade,
concentrações iniciais etc.  Para  alguns  conjuntos de valores dos parâmetros, a
reação tem um comportamento oscilatório enquanto que para outros conjuntos, o
comportamento é caótico.  As figuras produzidas são supreendentes.

 (CAPES, CNPq)


English
FQ-051

DISCOVERING CHAOS, OSCILLATORY PROCESSES AND
COMPLEXITY OF CHEMICAL REACTIONS BY MEANS OF
SOFTWARE MATHEMATICA

Antonio C. S. Lino (PG), Maria E. G. Porto (PG) e Márcia M. C. Ferreira (PQ)
___________________________________________________________________________________
macgiver@iqm.unicamp.br   eugenia@iqm.unicamp.br   marcia@iqm.unicamp.br

Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP

key words: chaos, chemical reactions, Mathematica
 

           The purpose of this work  is  to discover and describe visually chaos  and
oscillatory processes  in chemical  reactions by  using the software Mathematica.
           In general,   chemical reactions start  and  end with definite concentrations
of reactants and products.  However,  it has been  discovered recently  that there
are many reactions  in  which intermediates are produced  in  concentrations that
increase  and  decrease  cyclically  for  long  periods  of  time.   These  reactions,
called "oscillatory" reactions, are very important from the theoretical and practical
point of view due to their possibility to act as biological "clocks".
           The first reaction which is studied in this work is an autocatalytic reaction:



           This  simple  reaction  has  oscillatory  character  but  never  chaotic for a
certain set of velocity constants.
           The term chaotic comes from the theory of chaos, and is used to describe
non-periodic behaviors that  have origin in the nature  of  non-linear deterministic
systems. R. A. Schmitz,  K. R. Graziani and  J. L. Hudson  were the first to report
chaos  in  a  chemical  reaction   in  1977,   in   experiments  with   the  Belouzov-
Zhabotinsky reaction.
           The  second  reaction studied  in  this work  is  the  glycolytic  reaction  of
Decroly-Goldbeter.   For  this  reaction,   a   set   of   parameters   is   necessary:
velocity constants, initial concentrations etc.  When using some sets of values of
the parameters,   the  reaction  exhibits oscillatory properties,   whilst for another
set of the values it behaves chaotically.   The obtained figures  for  the reactions
are remarkably interesting.

 (CAPES, CNPq)