بررسی سینتیک و دینامیک واکنش نوسانی- نفوذی انحلال naoh و koh در آب

نوسان شیمیایی در فضا و زمان هنگامی رخ می دهد که یک سامانه ی واکنشی شیمیایی با سینتیک غیرخطی با پدیده هایی همچون نفوذ، رسوب گذاری، انحلال یا جذب همراه باشد. یکی از خصوصیات بارز این نوع سامانه ، داشتن دستگاه معادلات سینتیکی است که بیش از یک دسته جواب دارد و انجام واکنش از دو یا چند مسیر مختلف معین صورت می گیرد. این که واکنش کدام مسیر را انتخاب کند، به عوامل متعدد ترمودینامیکی، سینتیکی، نقاط اولیه و عوامل افت وخیزکننده بستگی دارد. در حضور عوامل افت وخیزکننده، واکنش آشوبناک است و در غیر این صورت، واکنش نوسانی است. در پژوهش حاضر یک نوسانگر شیمیایی جدید بر پایه انحلال سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید جامد ارائه شد، که با پدیده ی نفوذ گونه های انحلال یافته و تعادل اسیدوباز یک شناساگر همراه است. عواملی همچون تغییرات قدرت یونی محیط، گرانروی، چگالی، کشش سطحی و همرفت نیز در پیشبرد واکنش سهیم هستند. به دلیل ضربان های نوسانی در حول دانه ی باز، این نوسانگر ستاره چشمک زن نامیده شد. زمانی که دانه ی باز در محلول شناساگرآبی و الکلی فنول فتالئین، قرار می گیرد، یون حاصل از انحلال باز به سرعت درون محلول حرکت کرده و محلول ارغوانی می شود. با پیشرفت واکنش انحلال غلظت حول دانه باز افزایش یافته و بنابراین اولین لایه محلول حول دانه باز به عنوان یک فاز بی رنگ می شود. زمانی که غلظت زیاد شد به ناگاه به صورت دایره وار از حول دانه به درون محلول نفوذ می کند و با شناساگر واکنش می دهد و بعد از مدتی دوباره محلول به سمت دانه نفوذ می کند و نوسانات ضربه ای تا انحلال کامل دانه ادامه پیدا می کند. برای دستیابی به ویژگی های نوسانی و تعیین مرز فازها از سطح واکنش بعد از بهینه سازی شرایط واکنش، فیلم ها و عکس های مناسب تهیه شد و در نهایت، با کمک تحلیل rgb شواهد مناسب برای اثبات نوسانی بودن واکنش به دست آمد. به دلیل گرمازابودن انحلال بازهای مورداستفاده در محیط آبی از تصویربرداری حرارتی نیز برای مطالعه و درک بهتر واکنش و تعیین مرز فازها استفاده شد. نتایج نشان می دهد در اثر انحلال دانه ی باز در محلول شناساگر غلظت یون هیدروکسید و دمای اطراف دانه باز به دلیل گرمازابودن پدیده بالا می رود و سبب تغییر چگالی فازهای محلول شده و باعث جابجایی محلول در حول دانه می شود. همچنین تغییرات ارزش رنگ بر حسب زمان رفتاری سه سینوسی از خود نشان می دهد. بررسی بسامدهای این تابع، نشان می دهد که می توان این نوسان سه سینوسی را به پدیده های نفوذ، انحلال و همرفت نسبت داد.