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.
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)
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)