बेलौसोव-झाबोटिंस्की प्रतिक्रिया

बेलौसोव-झाबोटिंस्की प्रतिक्रिया, या बीजेड प्रतिक्रिया, प्रतिक्रियाओं की श्रेणी है जो गैर-संतुलन ऊष्मप्रवैगिकी के शास्त्रीय उदाहरण के रूप में कार्य करती है, जिसके परिणामस्वरूप गैर-रैखिक रासायनिक कम्पन की स्थापना होती है। इन दोलकों में एकमात्र सामान्य तत्व ब्रोमिन और अम्ल का समावेश है। सैद्धांतिक रसायन विज्ञान के लिए प्रतिक्रियाएं महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे दिखाते हैं कि संतुलन थर्मोडायनामिक्स व्यवहार द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का प्रभुत्व नहीं होना चाहिए। ये प्रतिक्रियाएँ संतुलन से अधिक दूर हैं और महत्वपूर्ण समय के लिए बनी रहती हैं और अव्यवस्थित रूप से विकसित होती हैं। इस अर्थ में, वे गैर-संतुलन जैविक का लोकप्रिय रासायनिक मॉडल प्रदान करते हैं घटनाएं; जैसे, गणितीय मॉडल और बीजेड प्रतिक्रियाओं के सिमुलेशन स्वयं सैद्धांतिक रुचि के हैं, घटना को शोर-प्रेरित क्रम के रूप में दिखाते हैं।

बीजेड प्रतिक्रिया का अनिवार्य विषय इसकी तथाकथित उत्तेजना है; उत्तेजनाओं के प्रभाव में, पैटर्न विकसित होते हैं जो अन्यथा पूर्ण रूप से शांत माध्यम होगा। उत्प्रेरक के रूप में ट्रिस (बिपिरिडीन) रूथेनियम (II) क्लोराइड का उपयोग करके ब्रिग्स-राउशर और बीजेड जैसी कुछ घड़ी प्रतिक्रियाएं प्रकाश के प्रभाव से स्व-संगठित गतिविधि में उत्तेजित हो सकती हैं।

इतिहास
घटना के शोध का श्रेय बोरिस पावलोविच बेलौसोव को दिया जाता है। 1951 में, क्रेब्स चक्र के गैर-कार्बनिक एनालॉग को शोध करने के प्रयास पर उन्होंने टिप्पणी किया कि तनु साइट्रिक एसिड में पोटेशियम ब्रोमेट, सेरियम (चतुर्थ) सल्फेट, मैलिक एसिड और साइट्रिक एसिड के मिश्रण में, एकाग्रता का अनुपात सेरियम (IV) और सेरियम (III) आयन दोलन करते हैं, जिससे घोल का रंग पीले घोल और रंगहीन घोल के मध्य दोलन करता है। यह सेरियम (IV) आयनों को मैलिक एसिड द्वारा सेरियम (III) आयनों में कम किए जाने के कारण होता है, जो फिर ब्रोमेट (V) आयनों द्वारा वापस सेरियम (IV) आयनों में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।

बेलौसोव ने शोध को प्रकाशित करने के दो प्रयास किए, किंतु इस आधार पर बहिष्कृत कर दिया गया कि वह अपने परिणामों को उन पत्रिकाओं के संपादकों की संतुष्टि के लिए स्पष्ट नहीं कर सके, जिनके लिए उन्होंने अपने परिणाम प्रस्तुत किए थे। सोवियत बायोकेमिस्ट साइमन एलेविच श्नोल ने बेलौसोव को अपने परिणामों को प्रकाशित करने के प्रयासों को प्रस्तावित रखने के लिए प्रोत्साहित किया। 1959 में उनका कार्य अंततः कम सम्मानित, गैर-समीक्षित पत्रिका में प्रकाशित हुआ।

बेलौसोव के प्रकाशन के पश्च, शनोल ने 1961 में स्नातक छात्र, अनातोल झाबोटिन्स्की को परियोजना दी, जिन्होंने प्रतिक्रिया अनुक्रम की विस्तार से परीक्षण किया; चूँकि, इन पुरुषों के कार्य के परिणाम अभी भी व्यापक रूप से प्रसारित नहीं हुए थे, और 1968 में प्राहा में सम्मेलन तक पश्चिम में ज्ञात नहीं थे।

रासायनिक साहित्य और वेब पर कई बीजेड कॉकटेल उपलब्ध हैं। फेरोइन, फेनेंथ्रोलाइन और लोहे का जटिल (रसायन विज्ञान), सामान्य रेडॉक्स संकेतक है। इन अभिक्रियाओं को यदि पेट्री डिश में किया जाता है, तो सबसे पहले रंगीन धब्बों का निर्माण होता है। ये धब्बे चक्रीय कोशिकीय आटोमैटिक मशीन द्वारा उत्पन्न पैटर्न के समान विस्तारित संकेंद्रित रिंग या संभवतः बढ़ते हुए सर्पिलों की श्रृंखला में विकसित होते हैं। यदि व्यंजन को हिलाया जाए तो रंग लुप्त हो जाता हैं और फिर से दिखाई देने लगते हैं। तरंगें तब तक प्रस्तावित रहती हैं जब तक अभिकर्मकों का उपभोग नहीं हो जाता। चुंबकीय विलोडक का उपयोग करके बीकर (कांच के बने पदार्थ) में भी प्रतिक्रिया की जा सकती है।

इंग्लैंड के पश्चिम विश्वविद्यालय में कंप्यूटर वैज्ञानिक, एंड्रयू एडमत्ज़की ने बीजेड प्रतिक्रिया का उपयोग करते हुए तरल तर्क गेट्स पर सूचना दी। बीजेड प्रतिक्रिया का उपयोग हार्वर्ड विश्वविद्यालय में जुआन पेरेज़-मर्केडर और उनके समूह द्वारा पूर्ण रूप से रासायनिक ट्यूरिंग मशीन बनाने के लिए किया गया है, जो चॉम्स्की टाइप-1 भाषा को पहचानने में सक्षम है।

उल्लेखनीय रूप से समान दोलनशील सर्पिल पैटर्न प्रकृति में कहीं और दिखाई देते हैं, अधिक भिन्न स्थानिक और लौकिक पैमानों पर, उदाहरण के लिए डिक्टियोस्टेलियम डिस्कोइडम का विकास पैटर्न, मिट्टी में रहने वाला अमीबा बीजेड प्रतिक्रिया में, परस्पर क्रिया करने वाले तत्वों का आकार आणविक होता है और प्रतिक्रिया का समय पैमाना मिनट होता है। मिट्टी के अमीबा के विषय में, तत्वों का आकार एकल-कोशिका वाले जीवों के लिए विशिष्ट है और इसमें सम्मिलित समय दिनों से लेकर वर्षों तक के क्रम में हैं।

परीक्षणकर्ता न्यूरॉन्स के कुछ गुणों की नकल करने के लिए स्व-निर्मित "सेल" और अन्य तकनीकों का उपयोग करके "वेट कंप्यूटर" के निर्माण का भी शोध कर रहे हैं।

रासायनिक तंत्र
इस प्रतिक्रिया का तंत्र अधिक जटिल है और माना जाता है कि इसमें लगभग 18 भिन्न-भिन्न चरण सम्मिलित हैं जो कई शोध पत्रों का विषय रहे हैं।

एक प्रकार से ब्रिग्स-राउशर प्रतिक्रिया के समान, दो प्रमुख प्रक्रियाएं (दोनों स्वतः उत्प्रेरण हैं) होती हैं, प्रक्रिया A आणविक ब्रोमीन उत्पन्न करती है, जो लाल रंग देती है, और प्रक्रिया B ब्रोमीन का उपभोग करके ब्रोमाइड आयन देती है। सैद्धांतिक रूप से, प्रतिक्रिया आदर्श ट्यूरिंग पैटर्न से लगभग समान है, प्रणाली जो प्रतिक्रिया के लिए प्रतिक्रिया प्रसार समीकरणों को हल करने से गुणात्मक रूप से उभरती है जो प्रतिक्रिया अवरोधक और प्रतिक्रिया प्रवर्तक दोनों उत्पन्न करती है, जिनमें से दोनों भिन्न-भिन्न दरों पर माध्यम में विस्तारित होते हैं।

इस प्रतिक्रिया पर सबसे साधारण भिन्नताओं में से मैलिक एसिड (CH2(CO2H)2) का उपयोग एसिड और पोटेशियम ब्रोमेट (KBrO3) के रूप में ब्रोमीन के स्रोत के रूप में होता है। समग्र समीकरण है: :

3 CH2(CO2H)2 + 4 4 BrO−3 → 4 Br− + 9 CO2 + 6 H2O

प्रकार
प्रतिक्रिया के कई रूप उपस्तिथ हैं। एकमात्र प्रमुख रसायन ब्रोमेट ऑक्सीडाइज़र है। उत्प्रेरक आयन सबसे अधिक बार सेरियम होता है, किंतु यह मैंगनीज, या लोहे, रूथेनियम, कोबाल्ट, तांबा, क्रोमियम, चांदी, निकल और ऑस्मियम के परिसर भी हो सकते हैं। कई भिन्न-भिन्न रिडक्टेंट्स का उपयोग किया जा सकता है। (झाबोटिंस्की, 1964बी; फील्ड एंड बर्गर, 1985)

जब प्रतिक्रिया को माइक्रोएल्शन में चलाया जाता है तो कई भिन्न-भिन्न पैटर्न देखे जा सकते हैं।

यह भी देखें

 * ऑटोवेव
 * ऑटोवेव रेवेरबेटर
 * ब्रिग्स-राउशर प्रतिक्रिया
 * अपव्यय
 * उत्तेजक माध्यम
 * शोर-प्रेरित आदेश
 * प्रकृति में पैटर्न
 * प्रतिक्रिया–प्रसार
 * स्व-दोलन
 * स्व-संगठन
 * स्टोचैस्टिक अनुनाद
 * एलन ट्यूरिंग जिन्होंने 1950 दशक के प्रारंभ में गणितीय रूप से दोलनशील रासायनिक प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी की थी
 * ब्रुसेलेटर
 * ओरेगनेटर

बाहरी संबंध

 * Interactive Science Experiment Showcasing the बीजेड Reaction (A-Level)
 * A Survey Article on the Mathematics of the बीजेड Reaction
 * The Scholarpedia article on the Belousov-Zhabotinsky reaction
 * The Belousov–Zhabotinski Reaction
 * The Belousov–Zhabotinsky Reaction
 * The Phenomenology of the Belousov–Zhabotinsky Reaction, with pictures
 * बीजेड reaction and explanation at The Periodic Table of Videos
 * The Belousov–Zhabotinski Reaction (PDF file)
 * "Paper cargo surfs chemical waves"—Oscillating chemical waves induced by बीजेड reactions can propel small objects, New Scientist, 18 February 2008
 * The home page of Anatol M. Zhabotinsky
 * Simulating Belousov-Zhabotinsky Reactions in Pixel Bender A simulation of the Belousov–Zhabotinsky reaction running inside Flash Player