Таким образом, в гелевых образцах оксигидрата железа, олова, иттрия, циркония и других наблюдается сложная система взаимодействий. Эти взаимодействия нелинейны, следовательно, неизбежно развиваются в хаотические нанотоковые колебательные движения кластеров, а, следовательно, и электрического нанотока.
Это представляет особый интерес с точки зрения коллоидной химии. Колебания токов вызваны перемещением под действием электрических сил небольших заряженных фрагментов и перезарядкой слоёв Штерна. Второй процесс связан с химическими реакциями на мезомолекулах. Отметим, что химические реакции также нелинейны.
С точки зрения математики, нелинейные химические реакции должны иметь некоторые точки в фазовом пространстве, которые являются стационарными, то есть в этих точках процесс химических реакций теоретически мог бы завершиться, приведя систему к химическому квазиравновесию. С точки зрения химии это означает устойчивый баланс химических веществ.
Хаотизация с точки зрения математики происходит, если процесс колеблется между несколькими такими точками, и эти стационарные точки (точки химического равновесия) неустойчивы. Каждая из точек соответствует сбалансированному химическому квазиравновесию в системе оксигидрата циркония, а переключение между точками соответствует ситуации, когда балансы разрушаются, и один процесс подавляет другой, а потом уступает место третьему. При этом устойчивый квазиравновесный процесс вдруг может стать неравновесным из-за изменения параметров системы, то есть при бифуркации.
Например, процессы гидратации может составить конкуренцию росту полимерной цепи [3, 5]. Для мономеров наибольшую концентрацию в растворе должна иметь тригидратная форма (ZrO(OH)2·3H2O), для других кластеров количество воды в гидратной оболочке иное. С увеличением длины цепи ее нестабильность возрастает многократно, что резко увеличивает вероятность релаксации метастабильного состояния, то есть деструкции цепи. При определенной длине полимерной цепи происходит ее разрыв. В результате два получившихся фрагмента являются более стабильными и могут вновь продолжить рост. В случае недостатка мономеров в растворе рост цепей продолжится за счет изотермической перегонки менее стабильных цепей в более стабильные. Таким образом, последовательный рост цепей и их дискретная деструкция обеспечивают временную периодичность свойств геля.
Интересны и структурные особенности образования полимерной оксигидратной цепи. Расположение мономерных звеньев в наиболее выгодном тетрамере (ZrO2(Н2О)3)2⋅ZrO2(Н2О)6⋅ ZrO2(Н2О)7 является начало витка спирали. При этом молекулы связанной воды располагаются в центре витка, обеспечивающий структурообразование [3, 5].
Действительно, на рис. 12 несложно указать две области экспериментальных точек (отмечены кружками 1 и 2). Это – «бассейн притяжения» стационарных точек либо предельных циклов. На наш взгляд, это следует расценивать как бифуркацию процесса.
|
|
Рис. 12. На рисунке изображены фазовые диаграммы – зависимость |
от 
для оксигидрата циркония. Рисунок слева – оксигидрат циркония в первый час наблюдений, справа – во второй. Кружками отмечены первая и вторая области притяжения.Перемежаемость также связана со сложными физическими трансформациями, причём эти трансформации таковы, что происходят резкие скачки, приводящие к перестройке всей системы в целом, то есть к изменению хода и содержания химических реакций в оксигидрате циркония.
Причина этих изменений – движение заряженных частиц между слоями Штерна, и их воздействие на систему в целом: при хаотизации плазменного физического движения возникают достаточно высокие энергии (перемежаемость), что позволяет системе делать качественный скачок в изменении химии вещества.
Конкретное химическое содержание предложенных реакций, однако, на настоящем уровне выявить невозможно, однако решение обратных задач, основанных на осцилляторе Ван-дер-Поля, позволяет оценить их массу и заряд, а, следовательно, более или менее точно определить химический состав.
Выводы
Разность потенциалов (примерно 0.2 Вольта), возникающая между электропроводящими электродами, помещёнными в коллоид, например, оксигидрата редкого металла и соединёнными друг с другом через измерительный прибор возникает и идёт наноэлектроток, составляющий от нескольких наноампер до микроампера. Это обстоятельство является важнейшей харак-теристикой вещества, определяющей его кластерообразование и тонкое структурирование во времени.Установлено формирование синхронизированных спиральных волн в ячейках коллоидов d - и f-элементов, а именно их ДЭС, которые инициируют потоковые движения ионно-кластерных образований, причем эта система может быть представлена взаимодействующими осцилляторами Ван-дер-Поля.
Вследствие осуществления потокового движения ионно-кластерных образований гелевых оксигидратных систем выявлено явление их перемежаемости как один из возможных сценариев перехода к хаосу. В этом случае происходит смена цугов одних колебаний другими, и со временем процесс становится полностью хаотическим. При этом наблюдаются процессы удвоения периода колебаний Фейгенбаума. Переход квазипериодических колебаний к хаосу во многом подобен также переходу через квазипериодические движения на
. В дискретной системе трехчастотным квазипериодическим движениям соответствует инвариантный двумерный тор 
. Литература
In the English version of this article, the Reference Object Identifier – ROI: jbc-02/17-49-2-13
Movement as a bifurcation way of the transition
of oxyhydrate systems to chaos
© Yury kharev,1*+ Inna Yu. Apalikova,2 and Boris A. Markov3
1 Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Chelyabinsk State
University". Brothers Kashirinykh St., 129. Chelyabinsk, 454001. Ural Federal District, Chelyabinsk Region. E-mail: *****@***ru.
2 Chelyabinsk Higher Military Aviation Red Navy School of Navigators, a branch of the Military Educational and Scientific Center of the Air Force "The Air Force Academy named after Professor N. Ye. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin "(Chelyabinsk). Gorodok-11, 1, branch of VUNTS VVS "VVA". 454015, Chelyabinsk,
3 Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "South Ural State University (National Research University)". pr., Lenin, 76. Chelyabinsk, 454080. Russia.
E-mail: *****@***ru.
___________________________________
*Supervising author; +Corresponding author
Keywords: entangled states, emission-wave duality, quantum correlations, Lagrange mappings, Liesegang operator, multipoly, oxyhydrate gel systems, colloid clusters, spontaneous pulsation flow, diffuse double electric layer, topological continuum, dissociative-disproportional mechanism, Whitney theory, caustic geometry, Noise states.
Abstract
In the present article, experimental data are considered – spontaneous currents in rare earth oxyhydrates. The data considered are compared with the van der Pol oscillator, and on the basis of the comparison it is concluded that the current of the Stern-Gui layers and the oscillator currents are similar. Further consideration of the chaotic nature of current oscillations by means of averaging leads to conclusions about the stability of the "average oscillation" and its increasing chaos. The considered chaotization, in the opinion of the authors, will have a very significant effect on the chemical reactions in the colloid. A potential difference (approximately 0.2 Volts) arising between electroconducting electrodes placed in a colloid, for example, rare metal oxyhydrate and connected to one another through a measuring instrument, arises and goes to nanoelectrodes ranging from several nanoamperes to microamperes. This circumstance is the most important characteristic of a substance that determines its cluster formation and fine structuring in time.
The formation of synchronized spiral waves in the cells of colloids of d - and f-elements, namely, their DELs, which initiate the flow motions of ion-cluster formations, is established, and this system can be represented by interacting Van der Pol oscillators.
Due to the flow of motion of ion-cluster Formations of gel oxyhydrate systems revealed the phenomenon of their intermittency as one of the possible scenarios of transition to chaos. In this case, there is a change in the trains of some oscillations by others, and eventually the process becomes completely chaotic. In this case, the processes of doubling the Feigenbaum oscillation period are observed. The transition of quasiperiodic oscillations to chaos is similar in many respects to the transition through quasiperiodic motions to. In a discrete system, an invariant two-dimensional torus corresponds to three-frequency quasiperiodic motions.
Chaotization from the point of view of mathematics occurs if the process oscillates between several such points, and these stationary points (points of chemical equilibrium) are unstable. Each of the points corresponds to a balanced chemical quasiequilibrium in the zirconium oxyhydrate system, and switching between points corresponds to a situation where balances are destroyed, and one process suppresses the other, and then gives way to the third. At the same time, a stable quasi-equilibrium process can suddenly become non-equilibrium because of a change in the parameters of the system, that is, with bifurcation. For example, the processes of hydration can compete with the growth of the polymer chain. For monomers, the trihydrate form (ZrO(OH)2·3H2O) should be the highest concentration in solution, for other clusters the amount of water in the hydrate shell is different. As the chain length increases, its instability increases many times, which greatly increases the probability of relaxation of the metastable state, that is, chain destruction. At a certain length of the polymer chain, it breaks. As a result, the two resulting fragments are more stable and can continue to grow again. In the case of a lack of monomers in solution, the chain growth will continue due to isothermal distillation of less stable chains into more stable ones. Thus, the successive growth of chains and their discrete destruction ensure a temporary periodicity of the properties of the gel.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
