化学の模様

化学の模様 †

20世紀に入って、分子の大きさの何億倍ものスケールを持った巨視的な模様が、ある種の複雑な化学反応によって生まれることが発見された。

ベルーソフ・ジャボチンスキー反応(1960年代) †

反応物質:
硫酸 H2SO4, マロン酸 CH2(COOH)2, 臭素酸ナトリウム NaBrO3
硫酸セシウム Ce2(SO4)3, フェロイン（酸化還元の色指示薬）

化学時計1:
混ぜ合わせた溶液の色が時間と共に、赤、青、赤、青と周期的に変わる振動現象が実現する。混ぜ合わせる化学物質の濃度がある値より高くなると、定常で静かに進んでいた化学反応が不安定になり、周期的に振動する状態（新しい秩序状態）に移る。この振動状態が支配者の役割を担っていて、溶液中の個々の分子を支配して、拍子をとりながら分子同士に化学反応を行わせたり、元の状態に戻したりする。巨視的には、それが色の周期的変化となる。

化学時計2:
ある中心で赤色の中に青色の点が現れ、それぞれが青色の円盤状に広がる。すると、その中心に赤色の点が現れ、同じく円盤状に成長する。これが繰り返されると、青色の輪が外側に動いていくことになる。

化学時計3:
実験条件を変えて、溶液中を針でかき回すと、渦巻状の模様が発生する。

自然科学・哲学系メモ