Ovdje objavljen članak nije popularna nauka. Ovo je tekst prve poruke o izuzetnom otkriću: periodično delujućoj, oscilatornoj hemijskoj reakciji. Ovaj tekst nije štampan. Autor je svoj rukopis 1951. godine poslao jednom naučnom časopisu. Urednici su poslali članak na recenziju i dobili negativnu recenziju. Razlog: reakcija opisana u članku je nemoguća... Tek 1959. godine objavljen je kratak sažetak u malo poznatoj zbirci. Uredništvo "Hemije i života" pruža čitaocu priliku da se upozna sa tekstom i neobičnom sudbinom prve poruke o velikom otkriću.Akademik I.V. Petryanov
POVREMENA REAKCIJA
I NJEGOVI MEHANIZAM
B.P. Belousov
Kao što je poznato, redoks reakcije koje se sporo odvijaju mogu se vrlo primjetno ubrzati, na primjer, uvođenjem relativno malih količina treće supstance – katalizatora. Ovo posljednje se obično traži empirijski i u određenoj je mjeri specifično za dati sistem reakcije.
Određenu pomoć u pronalaženju takvog katalizatora može pružiti pravilo prema kojem se njegov normalni potencijal bira kao prosjek između potencijala supstanci koje reaguju u sistemu. Iako ovo pravilo pojednostavljuje izbor katalizatora, ipak nam ne dozvoljava da unaprijed i sa sigurnošću predvidimo da li će tako odabrana tvar zapravo biti pozitivan katalizator za dati redoks sistem, a da li je prikladan, još uvijek je nepoznato , u kojoj meri će manifestovati svoje aktivno delovanje u izabranom sistemu.
Mora se pretpostaviti da će na ovaj ili onaj način izvrstan katalizator djelovati i u svom oksidativnom i u reduciranom obliku. Štoviše, oksidirani oblik katalizatora očito bi trebao lako reagirati s redukcijskim agensom glavne reakcije, a njegov reducirani oblik sa oksidacijskim agensom.
U sistemu bromata sa citratom joni cerijuma u potpunosti ispunjavaju navedene uslove, pa stoga, pri odgovarajućem pH rastvora, mogu biti dobri katalizatori. Imajte na umu da u odsustvu cerijevih jona, sam bromat praktično nije u stanju da oksidira citrat, dok četverovalentni cerij to čini prilično lako. Ako se uzme u obzir sposobnost bromata da oksidira Ce III u Ce IV, postaje jasna katalitička uloga cerija u takvoj reakciji.
Eksperimenti izvedeni u tom pravcu potvrdili su katalitičku ulogu cerijuma u odabranom sistemu, a osim toga, otkrili su upadljivu karakteristiku toka ove reakcije.
Doista, dolje opisana reakcija je izvanredna po tome što se, kada se provodi u reakcijskoj smjesi, javlja niz skrivenih redoks procesa, poređanih u određenom slijedu, od kojih se jedan periodično otkriva jasnom privremenom promjenom boje uzeta cjelokupna reakcijska smjesa. Takva naizmjenična promjena boje, od bezbojne do žute i obrnuto, opaža se neograničeno (sat ili više), ako su sastavni dijelovi reakcijske otopine uzeti u određenim količinama iu odgovarajućem općem razrjeđenju.
Na primjer, periodična promjena boje može se primijetiti u 10 ml vodene otopine sljedećeg sastava *:
Ako se navedena otopina, na sobnoj temperaturi, dobro promiješa, tada u otopini u prvom trenutku dolazi do pojave nekoliko brzih promjena boje od žute do bezbojne i obrnuto, koje nakon 2-3 minute poprimaju pravilan ritam.
* Ukoliko želite da promenite brzinu pulsiranja, dati recept za sastav reakcionog rastvora može se donekle promeniti. Kvantitativne omjere sastojaka uključenih u opisanu reakciju naznačene u tekstu eksperimentalno je razvio A.P. Safronov. On je također predložio indikator za ovu reakciju - fenantrolin / željezo. Na čemu mu je autor veoma zahvalan.U eksperimentalnim uslovima, trajanje jedne promene boje ima prosečnu vrednost od približno 80 s. Međutim, ovaj interval nakon nekog vremena (10-15 minuta) ima tendenciju povećanja i od 80 s postepeno dostiže 2-3 minute ili više. Istovremeno se u otopini pojavljuje tanka bijela suspenzija, koja se s vremenom djelomično taloži i pada na dno posude u obliku bijelog taloga. Njegova analiza pokazuje stvaranje pentabromoacetona kao produkta oksidacije i bromiranja limunske kiseline. Povećanje koncentracije vodikovih ili cerijevih jona uvelike ubrzava brzinu reakcije; u isto vrijeme, intervali između impulsa (promjene boje) postaju kraći; u isto vrijeme dolazi do brzog oslobađanja značajnih količina pentabromacetona i ugljičnog dioksida, što dovodi do naglog smanjenja limunske kiseline i bromata u otopini. U takvim slučajevima reakcija se primjetno približava kraju, što je vidljivo iz tromosti ritma i izostanka jasnih promjena u boji. Ovisno o utrošenom proizvodu, dodavanje bromata ili limunske kiseline ponovo pobuđuje intenzitet raspadajućih impulsa i značajno produžava cjelokupnu reakciju. Na tok reakcije takođe u velikoj meri utiče povećanje temperature reakcione smeše, što u velikoj meri ubrzava ritam impulsa; naprotiv, hlađenje usporava proces.
Neki poremećaj u toku reakcije, a time i ujednačenost ritma, uočena nakon nekog vremena od početka procesa, vjerovatno zavisi od formiranja i akumulacije čvrste faze, suspenzije pentabromacetona.
U stvari, zbog sposobnosti aceton pentabromida da apsorbira i zadrži mali dio slobodnog broma koji se oslobađa tokom impulsa (vidi dolje), potonji će očigledno biti djelimično eliminisan iz ovog dela reakcije; naprotiv, pri sljedećoj promjeni pulsa, kada otopina postane bezbojna, sorbirani brom će se polako desorbirati u otopinu i reagovati na neuređen način, narušavajući time ukupni sinhronicitet procesa koji je stvoren na početku.
Dakle, što se više suspenzije pentabromacetona akumulira, to se uočava više poremećaja u trajanju ritma: povećava se opterećenje između scena boja otopine, a same promjene postaju nejasne.
Poređenje i analiza eksperimentalnih podataka pokazuju da se ova reakcija zasniva na posebnom ponašanju limunske kiseline u odnosu na određene oksidacijske agense.
Ako imamo vodenu otopinu limunske kiseline zakiseljenu sumpornom kiselinom, kojoj se dodaju KBrO 3 i cerijeva sol, tada bi, očito, prvo trebala nastupiti sljedeća reakcija:
1) HOOC-CH 2 -C(OH)(COOH)-CH 2 -COOH + Ce 4+ ® HOOC-CH 2 -CO-CH 2 -COOH + Ce 3+ + CO 2 + H 2 O
Ova reakcija je prilično spora, može se vidjeti (po nestanku žute boje karakteristične za Ce 4+ jone) kao postepeno nakupljanje trovalentnog jona cerijuma.
Nastali trovalentni cerij će reagovati sa bromatom:
2) Ce 3+ + BrO 3 - ® Ce 4+ + Br - .
Ova reakcija je sporija od prethodne (1), budući da sav formirani Ce 4+ ima vremena da se vrati u reakciju 1 za oksidaciju limunske kiseline, te se stoga ne opaža boja (od Ce 4+ ).
3) Br - + BrO 3 - ® BrO - + BrO 2 - .
Reakcija je relativno brza zbog visoke koncentracije H +; praćeno je još bržim procesima:
a) Br - + BrO - ® Br 2
b) 3Br - + BrO 2 - ® 2 Br 2
Međutim, oslobađanje slobodnog broma još nije uočeno, iako se formira. Ovo je očigledno zato što se u reakciji 2 bromid polako akumulira; Dakle, ima malo „slobodnog“ broma i on ima vremena da se potroši u brzoj reakciji 4 sa aceton dikarboksilnom kiselinom (nastalom u reakciji 1).
4) HOOC-CH 2 -CO-CH 2 -COOH + 5Br 2 ® Br 3 C-CO-CHBr 2 + 5Br - + 2CO 2 + 5H +
Ovdje će, očigledno, boja otopine također biti odsutna; Štaviše, otopina može postati malo zamućena od rezultirajućeg slabo rastvorljivog acetonpentabromida. Oslobađanje gasa (CO 2 ) još nije primetno.
Konačno, nakon što se akumulira dovoljna količina Br - (reakcije 2 i 4), dolazi trenutak interakcije bromida sa bromatom, sada sa vidljivim oslobađanjem nekog dijela slobodnog broma. Jasno je da će do ovog trenutka aceton dikarboksilna kiselina (koja je prethodno "blokirala" slobodni brom) imati vremena da se potroši zbog niske stope njene akumulacije u reakciji 1.
Oslobađanje slobodnog broma nastaje spontano, a to uzrokuje naglo obojenje cjelokupnog rastvora, koje će se vjerovatno intenzivirati zbog istovremene pojave žutih jona tetravalentnog cerijuma. Oslobođeni slobodni brom će se postepeno, ali značajnom brzinom, trošiti za formiranje Ce 4+ jona (potrošenih reakcijom 1), a samim tim i za reakciju 3. Možda će se brom potrošiti i za interakciju sa limunskom kiselinom u prisustvu BrO 3 - * , jer to ne isključuje ulogu sporednih procesa koji izazivaju ovu reakciju.
*Ako je u vodenom rastvoru H 2 SO 4 (1:3) postoje samo limunska kiselina i bromat, onda kada se takav rastvor lagano zagreje (35-40°) i doda bromna voda, rastvor brzo postaje zamućen i brom nestaje. Naknadna ekstrakcija suspenzije etrom pokazuje stvaranje acetonpentabromida. Tragovi cerijevih soli uvelike ubrzavaju ovaj proces brzim oslobađanjem CO.Nakon nestanka slobodnih jona broma i Ce 3+, u reakcijskoj otopini će očigledno ostati neaktivni aceton pentabromid, višak limunske kiseline i bromata, kao i tetravalentni cerijum koji katalizira proces. Nema sumnje da će u ovom slučaju gore opisane reakcije ponovo početi i ponavljati se sve dok se ne potroši jedan od sastojaka reakcione smjese, tj. limunska kiselina ili bromat*.
* U slučaju da je reakcija prestala zbog konzumiranja nekog od sastojaka, dodavanjem istrošene supstance ponovo će se nastaviti periodični procesi.Budući da se od brojnih procesa koji se odvijaju, samo neki se određuju vizualno u vidu promjene boje, pokušalo se identificirati skrivene reakcije pomoću osciloskopa.
Zaista, na oscilografskim slikama može se vidjeti niz periodičnih procesa, koji, očito, moraju odgovarati vidljivim i skrivenim reakcijama (vidi sliku). Međutim, ovo drugo zahtijeva dalju detaljnu analizu.
Jedan od prvih oscilograma periodičnog odziva koji je dobio B.P. Belousov (objavljen prvi put)
U zaključku, napominjemo da se primjećuje izrazitija promjena boje periodične reakcije uz korištenje indikatora za redoks procese. Kao takav, ironfenantrolin se pokazao najpogodnijim, preporučenim za određivanje tranzicije Ce 4+ u Ce 3+. Koristili smo 0,1-0,2 ml reagensa (1,0 g) na 10 ml reakcione smeše O-fenantrolin, 5 ml H 2 SO 4 (1:3) i 0,8 g Mohrove soli u 50 ml vode). U ovom slučaju, bezbojna boja otopine (Ce 3+ ) odgovara crvenoj formi indikatora, a žuta (Ce 4+ ) plavom obliku.
Ovaj indikator je bio posebno vrijedan za potrebe demonstracije. Na primjer, ova reakcija je izuzetno efikasna u dokazivanju da njena brzina varira s temperaturom.
Ako se posuda s reakcijskom tekućinom koja pokazuje normalan broj impulsa (1-2 u minuti) zagrije, tada se uočava brza promjena u brzini izmjenjivanja promjena boje, dostižući potpuni nestanak intervala između impulsa. Nakon hlađenja, ritam reakcije se ponovo usporava i promjena boja ponovo postaje jasno vidljiva.
Još jedna jedinstvena slika pulsirajuće reakcije pomoću indikatora može se uočiti ako se reakcijska otopina, smještena u cilindričnoj posudi i "podešena" na brzi tempo, pažljivo razrijedi vodom (naslojavanjem) tako da se koncentracija reagujućih supstanci postepeno povećava. opada od dna posude do gornjeg nivoa tečnosti.
Sa ovim razblaženjem, najveća brzina pulsiranja će biti u koncentrisanijem donjem (horizontalnom) sloju, opadajući od sloja do sloja prema površini nivoa tečnosti. Dakle, ako je u nekom sloju u nekom trenutku došlo do promjene boje, onda se u isto vrijeme u gornjem ili donjem sloju može očekivati izostanak takve ili drugačije boje. Ovo razmatranje se nesumnjivo odnosi na sve slojeve pulsirajućeg fluida. Ako uzmemo u obzir sposobnost suspenzije precipitirajućeg pentabromacetona da selektivno apsorbira i zadrži redukovanu crvenu formu indikatora dugo vremena, tada će crvena boja pentabromacetona biti fiksirana u sloju. Ne narušava se čak ni naknadnom promjenom redoks potencijala okoline. Kao rezultat, sva tekućina u posudi nakon nekog vremena postaje prožeta horizontalnim crvenim slojevima.
Treba istaći da uvođenje još jednog redoks para u naš sistem: Fe 2+ + Fe 3+ - ne može, naravno, da ne utiče na prvi.
U ovom slučaju bilježi se brže oslobađanje aceton pentabromida i, shodno tome, brži završetak cijelog procesa.
REZULTATI
Otkrivena je periodična, dugotrajna (pulsirajuća) reakcija.
Na osnovu posmatranja obrasca reakcije i analize činjeničnog materijala, predlažu se razmatranja o ključnim tačkama mehanizma njegovog delovanja.
1951-1957
Indiferentno pero recenzenta
Vrlo malo, čak i među hemičarima, može se pohvaliti da je imao priliku pročitati ovaj članak. Sudbina jedine javno pročitane publikacije Borisa Pavloviča Belousova neobična je kao i sudbina njenog autora, dobitnika Lenjinove nagrade 1980. godine. Priznanje zasluga ovog izuzetnog naučnika nije ga zateklo živog - Belousov je umro 1970. godine, u 77. godini.Kažu da samo mladi ljudi mogu napraviti otkrića od revolucionarnog značaja za nauku - a Boris Pavlovič je otkrio prvu oscilatornu reakciju u 57. godini. Ali otkrio ga je ne slučajno, već sasvim namjerno, pokušavajući stvoriti jednostavan kemijski model nekih faza Krebsovog ciklusa*. Iskusan istraživač, odmah je shvatio značaj svojih zapažanja. Belousov je više puta naglašavao da reakcija koju je otkrio ima direktne analogije s procesima koji se odvijaju u živoj ćeliji.
* Krebsov ciklus je sistem ključnih biohemijskih transformacija karboksilnih kiselina u ćeliji.1951. godine, odlučivši da je prva faza istraživanja završena, Belousov je pokušao da objavi izveštaj o ovoj reakciji u jednom od hemijskih časopisa. Međutim, članak nije prihvaćen jer je dobio negativnu povratnu informaciju od recenzenta. U recenziji je navedeno da je ne treba objavljivati jer je reakcija opisana u njoj nemoguća.Kad bi samo ovaj recenzent znao da je postojanje oscilatornih reakcija još 1910. godine predvidio A. Lotka, da od tada postoji matematička teorija ove vrste periodičnih procesa. I nije bilo potrebno znati ove zamršenosti - recenzent kemičara mogao je, na kraju krajeva, uzeti epruvetu i pomiješati u njoj jednostavne komponente opisane u članku. Međutim, običaj da se poruke kolega provjeravaju eksperimentom odavno je zaboravljen – kao i (nažalost!) običaj vjerovanja njihovom naučnom integritetu. Jednostavno nisu vjerovali Belousovu, i on je bio jako uvrijeđen zbog toga. Recenzent je napisao da se poruka o “navodno otkrivenom” fenomenu može objaviti samo ako ima teorijsko objašnjenje. Podrazumijevalo se da je takvo objašnjenje nemoguće. I upravo u to vrijeme, radovima A. Lotke i V. Volterre, koji su razvili Lotkinu teoriju u odnosu na biološke procese (model „grabežljivac-plijen” sa neublaženim fluktuacijama u broju vrsta), eksperimentalnim i teorijskim studije D.A. Frank-Kamenetsky (1940) dopunjen je radom I. Christiansena, koji je direktno pozvao na traženje periodičnih hemijskih reakcija s obzirom na njihovu potpunu naučnu vjerovatnoću.
Uprkos odbijanju da objavi rad, Belousov je nastavio da proučava periodične reakcije. Tako se pojavio dio njegovog članka koji koristi loopback osciloskop. Zabilježene su promjene emf sistema tokom reakcionog ciklusa i otkriveni su brzi periodični procesi koji su se odvijali na pozadini sporijih posmatranih golim okom.
Drugi pokušaj da se objavi članak o ovim fenomenima učinjen je 1957. godine. I opet je recenzent - ovaj put iz drugog hemijskog časopisa - odbio članak. Ovoga puta ravnodušno pero recenzenta dalo je povod za sledeću verziju. Reakciona shema, navodi se u pregledu, nije potvrđena kinetičkim proračunima. Može se objaviti, ali samo ako se svede na dužinu pisma uredniku.
Oba zahtjeva su bila nerealna. Utvrđivanje kinetičke sheme procesa naknadno je zahtijevalo deset godina rada mnogih istraživača. Smanjiti članak na 1-2 kucane stranice značilo je učiniti ga jednostavno nerazumljivim.
Druga recenzija dovela je Belousova u sumorno raspoloženje. Odlučio je da u potpunosti odbije da objavi svoje otkriće. Ovo je stvorilo paradoksalnu situaciju. Otkriće je napravljeno, maglovite glasine kružile su među moskovskim hemičarima, ali niko nije znao šta je to i ko ga je napravio.
Jedan od nas je morao da započne lov na "Šerloka Holmsa". Dugo su potrage bile bezuspješne, sve dok se na jednom od naučnih seminara nije moglo ustanoviti da je autor traženog djela Belousov. Tek nakon toga otvorila se prilika da kontaktiramo Borisa Pavloviča i počnemo ga ubjeđivati da objavi svoja zapažanja u nekom obliku. Nakon dugog uvjeravanja, konačno je bilo moguće natjerati Borisa Pavloviča da objavi kratku verziju članka u "Zbirci sažetaka o radijacijskoj medicini", koju je objavio Institut za biofiziku Ministarstva zdravlja SSSR-a. Članak je objavljen 1959. godine, ali mali tiraž zbirke i mala rasprostranjenost učinili su je gotovo nedostupnom kolegama.
U međuvremenu, periodične reakcije su intenzivno proučavane. U rad je uključen Odsjek za biofiziku Fizičkog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta, a zatim Laboratorija za fizičku biohemiju Instituta za biofiziku Akademije nauka SSSR u Puščinu. Značajan napredak u razumijevanju mehanizma reakcije započeo je pojavom radova A.M. Jabotinsky. Međutim, činjenica da je Belousovljeva poruka objavljena u skraćenom obliku donekle je omela napredak istraživanja. Njegovi sljedbenici su ponekad morali ponovo otkriti mnoge detalje eksperimenta. To je bio slučaj, na primjer, s indikatorom - kompleksom željeza sa fenantrolinom, koji je ostao zaboravljen do 1968. godine, kao i sa "talasima" boja.
A.M. Žabotinski je pokazao da se brom u oscilatornoj reakciji ne stvara u primjetnim količinama i utvrdio ključnu ulogu bromidnog jona, koji daje „povratnu vezu“ u ovom sistemu. On i njegovi saradnici pronašli su osam različitih redukcionih agenasa sposobnih da podrže oscilatornu reakciju, kao i tri katalizatora. Detaljno je proučena kinetika nekih faza koje zajedno čine ovaj vrlo složen proces, koji je do danas do detalja nerazjašnjen.
U prošlosti od otkrića B.P. Belousov 30 godina, otkrivena je velika klasa oscilatornih reakcija oksidacije organskih tvari bromatom. Općenito, njihov mehanizam je opisan na sljedeći način.
Tokom reakcije, bromat oksidira redukciono sredstvo (B.P. Belousov je koristio limunsku kiselinu kao redukciono sredstvo). Međutim, to se ne događa direktno, već uz pomoć katalizatora (B.P. Belousov je koristio cerij). U ovom slučaju u sistemu se dešavaju dva glavna procesa:
1) oksidacija redukovanog oblika katalizatora bromatom:
HBrO 3 + Cat n+ ® Cat (n+1)+ + ...
2) redukcija oksidiranog oblika katalizatora redukcijskim sredstvom:
Mačka (n+1)+ + Crvena ® Mačka"+ Mačka n+ + Br - + ...
Tokom drugog procesa oslobađa se bromid (iz originalnog redukcionog sredstva ili iz njegovih derivata broma koji nastaju u sistemu). Bromid je inhibitor prvog procesa. Dakle, sistem ima povratnu spregu i mogućnost uspostavljanja režima u kojem koncentracija svakog od oblika katalizatora periodično fluktuira. Trenutno je poznato desetak katalizatora i više od dvadeset reduktora koji mogu podržati oscilatornu reakciju. Među potonjima, najpopularnije su malonska i bromomalonska kiselina.
Proučavanjem reakcije Belousova otkriveni su složeni periodični režimi i režimi bliski stohastičkim.
Prilikom izvođenja ove reakcije u tankom sloju bez miješanja, A.N. Zaikin i A.M. Žabotinski je otkrio autotalasne režime sa izvorima kao što su vodeći centar i reverberator (vidi "Hemija i život", 1980, br. 4). Postignuto je prilično potpuno razumijevanje procesa oksidacije katalizatora bromatom. Ono što se sada čini najmanje jasnim je mehanizam proizvodnje bromida i povratne informacije.
Poslednjih godina, pored otkrića novih redukcionih agenasa za vibracijske reakcije, otkrivena je nova zanimljiva klasa vibracijskih reakcija koje ne sadrže ione prelaznih metala kao katalizator. Pretpostavlja se da je mehanizam ovih reakcija sličan gore opisanom. U ovom slučaju, vjeruje se da jedan od intermedijarnih spojeva djeluje kao katalizator. Autotalasni režimi su takođe otkriveni u ovim sistemima.
Klasa Belousovljevih reakcija je interesantna ne samo zato što predstavlja netrivijalan hemijski fenomen, već i zato što služi kao zgodan model za proučavanje vibracionih i talasnih procesa u aktivnim medijima. To uključuje periodične procese ćelijskog metabolizma; valovi aktivnosti u srčanom tkivu i moždanom tkivu; procesi koji se odvijaju na nivou morfogeneze i na nivou ekoloških sistema.
Broj publikacija posvećenih reakcijama Belousov-Žabotinski (ovo je danas opšteprihvaćen naziv za ovu klasu hemijskih vibracionih procesa) broji se na stotine, a značajan deo čine monografije i fundamentalna teorijska istraživanja. Logičan rezultat ove priče bila je nagrada B.P. Belousov, G.R. Ivanitsky, V.I. Krinski, A.M. Zhabotinsky i A.N. Zaikin Lenjinova nagrada.
Zaključno, ne možemo a da ne kažemo nekoliko riječi o odgovornom radu recenzenata. Niko ne osporava da izvještaje o otkriću fundamentalno novih, ranije nevidljivih fenomena treba tretirati s oprezom. Ali da li je moguće, u žaru „borbe protiv pseudonauke“, otići u drugu krajnost: ne dajući sebi truda da u dobroj namjeri provjeri neobičnu poruku, već je, vođeni samo intuicijom i predrasudama, potpuno odbaciti ? Zar takva recenzentska žurba ne usporava razvoj nauke? Očigledno je potrebno s većim oprezom i taktom reagirati na izvještaje o „čudnim“, ali ne i eksperimentalno i teorijski opovrgnutim pojavama.
Doktor bioloških nauka S.E. shnol,
Kandidat hemijskih nauka B.R. Smirnov,
Kandidat fizičko-matematičkih nauka G.I. Zadonsky,
Kandidat fizičko-matematičkih nauka A.B. Rovinsky
ŠTA PROČITATI O VIBRACIJSKIM REAKCIJAMA
A. M. Zhabotinsky. Periodični tok oksidacije malonske kiseline u rastvoru (Studija Belousovljeve reakcije). - Biofizika, 1964, tom 9, br. 3, str. 306-311. A.N. Zaikin, A.M. Zhabotinskii. Koncentraciono širenje talasa u dvodimenzionalnom samooscilirajućem sistemu tečne faze. - Priroda, 1970, v. 225, str. 535-537. A.M. Jabotinsky. Samooscilacije koncentracije. M., "Nauka", 1974. G.R. Ivanicki, V.I.Krinsky, E.E. Selkov. Matematička biofizika ćelija. M., "Nauka", 1977. R.M. Ne da. Oscilacije u homogenim sistemima. - Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 1980, V. 84, S. 295-303. A.M. Zhabotinskii. Oscilirajuće oksidativne reakcije bromata. - Ja licitiram. S. 303-308.
Predviđanje mogućnosti izvođenja određene reakcije jedan je od glavnih zadataka s kojima se hemičari suočavaju. Na papiru možete napisati jednačinu bilo koje hemijske reakcije („papir će izdržati sve“). Da li je moguće praktično izvesti takvu reakciju?
U nekim slučajevima (na primjer, pri kalciniranju krečnjaka: CaCO 3 = CaO + CO 2 - Q), dovoljno je povećati temperaturu da bi reakcija započela, au drugim (na primjer, kada se kalcijum iz njegovog oksida reducira vodonikom : CaO + H 2 → Ca + H 2 O) - reakcija se ne može izvesti ni pod kojim uslovima!
Eksperimentalno ispitivanje mogućnosti nastanka određene reakcije u različitim uslovima je radno intenzivno i neefikasno. Ali na ovo pitanje je moguće teoretski odgovoriti na osnovu zakona hemijske termodinamike - nauke o pravcima hemijskih procesa.
Jedan od najvažnijih zakona prirode (prvi zakon termodinamike) je zakon održanja energije:
Generalno, energija objekta sastoji se od tri glavna tipa: kinetička, potencijalna, unutrašnja. Koja je od ovih vrsta najvažnija kada se razmatraju hemijske reakcije? Naravno, unutrašnja energija (E)\ Uostalom, ona se sastoji od kinetičke energije kretanja atoma, molekula, jona; od energije njihovog međusobnog privlačenja i odbijanja; od energije povezane s kretanjem elektrona u atomu, njihovog privlačenja prema jezgru, međusobnog odbijanja elektrona i jezgara, kao i intranuklearne energije.
Znate da se tokom hemijskih reakcija neke hemijske veze razaraju, dok se druge formiraju; u ovom slučaju se mijenja elektronsko stanje atoma i njihov relativni položaj, te se stoga unutarnja energija produkta reakcije razlikuje od unutrašnje energije reaktanata.
Razmotrimo dva moguća slučaja.
1. E reaktanti > E proizvodi. Na osnovu zakona održanja energije, kao rezultat takve reakcije, energija bi trebala biti oslobođena u okolinu: zagrijavaju se zrak, epruveta, motor automobila i produkti reakcije.
Reakcije u kojima se oslobađa energija i zagrijava okolina nazivaju se, kao što znate, egzotermne (slika 23).
Rice. 23.
Sagorijevanje metana (a) i dijagram promjene unutrašnje energije tvari u ovom procesu (b)
2. E reaktanata je manji od E proizvoda. Na osnovu zakona održanja energije, treba pretpostaviti da polazne supstance u takvim procesima moraju apsorbovati energiju iz okoline, a temperatura reagovanja sistema mora da se smanji (slika 24).
Rice. 24.
Dijagram promjena unutrašnje energije tvari pri razgradnji kalcijum karbonata
Reakcije tokom kojih se energija apsorbuje iz okoline nazivaju se endotermne (slika 25).
Rice. 25.
Proces fotosinteze je primjer endotermne reakcije koja se događa u prirodi
Energija koja se oslobađa ili apsorbira u kemijskoj reakciji naziva se, kao što znate, toplinski učinak ove reakcije. Ovaj izraz se koristi svuda, iako bi bilo tačnije govoriti o energetskom efektu reakcije.
Toplotni efekat reakcije se izražava u energetskim jedinicama. Energija pojedinačnih atoma i molekula je beznačajna. Stoga se toplinski efekti reakcija obično pripisuju onim količinama tvari koje su određene jednadžbom i izražene u J ili kJ.
Jednačina hemijske reakcije u kojoj je naznačen termički efekat naziva se termohemijska jednačina.
Na primjer, termohemijska jednadžba:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O + 484 kJ.
Poznavanje termičkih efekata hemijskih reakcija je od velike praktične važnosti. Na primjer, prilikom projektiranja kemijskog reaktora važno je predvidjeti ili dotok energije za održavanje reakcije zagrijavanjem reaktora, ili, obrnuto, uklanjanje viška topline kako se reaktor ne bi pregrijao sa svim posljedicama, uključujući i eksploziju.
Ako se reakcija odvija između jednostavnih molekula, tada je izračunavanje toplotnog efekta reakcije prilično jednostavno.
Na primjer:
H 2 + Cl 2 = 2HCl.
Energija se troši na razbijanje dvije hemijske veze H-H i Cl-Cl, energija se oslobađa kada se formiraju dvije hemijske veze H-Cl. Upravo je u hemijskim vezama koncentrisana najvažnija komponenta unutrašnje energije jedinjenja. Poznavajući energije ovih veza, iz razlike se može odrediti termički efekat reakcije (Q p).
Stoga je ova hemijska reakcija egzotermna.
Kako, na primjer, možemo izračunati toplinski učinak reakcije razgradnje kalcijum karbonata? Na kraju krajeva, ovo je spoj nemolekularne strukture. Kako tačno odrediti koje veze i koliko ih je uništeno, kolika je njihova energija, koje veze i koliko ih nastaje u kalcijum oksidu?
Za izračunavanje toplinskih učinaka reakcija koriste se vrijednosti topline stvaranja svih kemijskih spojeva koji sudjeluju u reakciji (početne tvari i produkti reakcije).
Pod ovim uslovima, toplota formiranja jednostavnih supstanci je po definiciji nula.
C + O 2 = CO 2 + 394 kJ,
0,5N 2 + 0,5O 2 = NO - 90 kJ,
gde su 394 kJ i -90 kJ toplote stvaranja CO 2 i NO, respektivno.
Ako se dati hemijski spoj može direktno dobiti iz jednostavnih supstanci, a reakcija se odvija kvantitativno (100% prinos proizvoda), dovoljno je izvršiti reakciju i izmjeriti njen toplinski učinak pomoću posebnog uređaja - kalorimetra. Tako se određuju toplote nastanka mnogih oksida, hlorida, sulfida itd. Međutim, veliku većinu hemijskih jedinjenja je teško ili nemoguće dobiti direktno iz jednostavnih supstanci.
Na primjer, pri sagorijevanju ugljena u kisiku nemoguće je odrediti Q arr ugljičnog monoksida CO, budući da se proces potpune oksidacije uvijek događa sa stvaranjem ugljičnog dioksida CO 2. U ovom slučaju u pomoć dolazi zakon koji je 1840. godine formulisao ruski akademik G. I. Hess.
Poznavanje toplote formiranja jedinjenja omogućava nam da procenimo njihovu relativnu stabilnost, kao i da izračunamo toplotne efekte reakcija koristeći posledicu Hessovog zakona.
Toplinski učinak kemijske reakcije jednak je zbroju toplina stvaranja svih produkta reakcije minus zbiru toplina stvaranja svih reaktanata (uzimajući u obzir koeficijente u jednadžbi reakcije):
Na primjer, trebate izračunati toplinski učinak reakcije čija je jednadžba
Fe 2 O 3 + 2Al = 2Fe + Al 2 O 3.
U priručniku ćemo pronaći vrijednosti:
Q obp (Al 2 O 3) = 1670 kJ/mol,
Q o6p (Fe 2 O 3) = 820 kJ/mol.
Toplote stvaranja jednostavnih supstanci su ravne nuli. Odavde
Q p = Q uzorak (Al 2 O 3) - Q uzorak (Fe 2 O 3) = 1670 - 820 = 850 KJ.
Toplotni efekat reakcije
Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2
izračunava se ovako:
Toplotni efekat reakcije izražava se na drugi način, koristeći koncept "entalpije" (označen slovom H).
U ΔG< 0 реакция термодинамически разрешена и система стремится к достижению условия ΔG = 0, при котором наступает равновесное состояние обратимого процесса; ΔG >0 označava da je proces termodinamički zabranjen.
Napisavši jednačinu (1) u obliku ΔH = ΔG + TΔS, nalazimo da entalpija reakcije uključuje slobodnu Gibbsovu energiju i “neslobodnu” energiju ΔS · T. Gibbsovu energiju, koja predstavlja smanjenje izobarične ( P = const) potencijal, jednak je maksimalnom korisnom radu. Opadajući tokom hemijskog procesa, ΔG dostiže minimum u trenutku ravnoteže (ΔG = 0). Drugi pojam ΔS · T (entropijski faktor) predstavlja onaj dio energije sistema koji se na datoj temperaturi ne može pretvoriti u rad. Ova vezana energija može se raspršiti u okolinu samo u obliku toplote (povećavajući haotičnost sistema).
Dakle, u hemijskim procesima, rezerva energije sistema (faktor entalpije) i stepen njegove neuređenosti (entropijski faktor, energija koja ne radi) istovremeno se menjaju.
Analiza jednačine (1) omogućava nam da ustanovimo koji od faktora koji čine Gibbsovu energiju je odgovoran za smjer kemijske reakcije, entalpiju (ΔH) ili entropiju (ΔS · T).
· Ako je ΔH< 0 и ΔS >0, tada uvijek ΔG< 0 и реакция возможна при любой температуре.
· Ako je ΔH > 0 i ΔS< 0, то всегда ΔG >0, a reakcija s apsorpcijom topline i smanjenjem entropije je nemoguća ni pod kojim uvjetima.
· U drugim slučajevima (ΔH< 0, ΔS < 0 и ΔH >0, ΔS > 0) predznak ΔG zavisi od odnosa između ΔH i TΔS. Reakcija je moguća ako je praćena smanjenjem izobarnog potencijala; na sobnoj temperaturi, kada je vrijednost T mala, vrijednost TΔS je također mala, a obično je promjena entalpije veća od TΔS. Stoga je većina reakcija koje se odvijaju na sobnoj temperaturi egzotermne. Što je temperatura viša, to je veći TΔS, pa čak i endotermne reakcije postaju izvodljive.
Ilustrujmo ova četiri slučaja odgovarajućim reakcijama:
|
ΔH< 0 ΔS >0ΔG< 0 |
C2H5–O–C2H5 + 6O2 = 4CO2 + 5H2O (reakcija moguća na bilo kojoj temperaturi) |
|
|
ΔH > 0 ΔS< 0 ΔG > 0 |
reakcija je nemoguća |
|
|
ΔH< 0 ΔS < 0 ΔG >0.ΔG< 0 |
N2 + 3H2 = 2NH3 (moguće na niskoj temperaturi) |
|
|
ΔH > 0 ΔS > 0 ΔG > 0, ΔG< 0 |
N2O4(g) = 2NO2(g) (moguće na visokoj temperaturi). |
Za procjenu predznaka ΔG reakcije važno je znati vrijednosti ΔH i ΔS najtipičnijih procesa. ΔH stvaranja kompleksnih supstanci i ΔH reakcije su u rasponu od 80–800 kJ∙mol-1. Entalpija reakcije sagorevanja ΔH0sagorevanja je uvek negativna i iznosi hiljade kJ∙mol-1. Entalpije faznih prelaza su obično manje od entalpije formiranja i hemijske reakcije ΔHvapor - desetine kJ∙mol-1, ΔHcryst i ΔHmelt su 5–25 kJ∙mol-1.
Ovisnost ΔH o temperaturi izražena je relacijom ΔHT = ΔH° + ΔCp · ΔT, gdje je ΔCp promjena toplotnog kapaciteta sistema. Ako u temperaturnom opsegu 298 K – T reagensi ne prolaze kroz fazne transformacije, tada se za proračune mogu koristiti vrijednosti ΔCp = 0 i ΔH°.
Entropija pojedinačnih supstanci je uvek veća od nule i kreće se od desetina do stotina J∙mol–1K–1 (tabela 4.1). Znak ΔG određuje smjer stvarnog procesa. Međutim, za procjenu izvodljivosti procesa obično se koriste vrijednosti standardne Gibbsove energije ΔG°. Vrijednost ΔG° ne može se koristiti kao kriterij vjerovatnoće u endotermnim procesima sa značajnim povećanjem entropije (fazni prijelazi, reakcije termičke razgradnje sa stvaranjem plinovitih tvari, itd.). Takvi procesi se mogu izvesti zahvaljujući faktoru entropije, pod uslovom:
Entropija.
ENTROPIJA (od grčkog entropia - rotacija, transformacija) (obično se označava kao S), funkcija stanja termodinamičkog sistema, promena u kojoj je dS u ravnotežnom procesu jednaka omjeru količine toplote dQ koja se prenosi na sistema ili uklonjen iz njega na termodinamičku temperaturu T sistema. Neravnotežni procesi u izolovanom sistemu su praćeni povećanjem entropije, oni približavaju sistem ravnotežnom stanju u kojem je S maksimalno. Koncept “entropije” uveo je 1865. R. Clausius. Statistička fizika smatra entropiju merom verovatnoće da sistem bude u datom stanju (Boltzmannov princip). Koncept entropije se široko koristi u fizici, hemiji, biologiji i teoriji informacija. Entropija je funkcija stanja, to jest, svako stanje može biti povezano sa potpuno određenom (do konstante - ova nesigurnost se uklanja dogovorom da je na apsolutnoj nuli entropija također nula) vrijednosti entropije. Za reverzibilne (ravnotežne) procese vrijedi sljedeća matematička jednakost (posledica takozvane Clausiusove jednakosti) 
, gdje je δQ dovedena toplina, temperatura, i stanja, SA i SB su entropija koja odgovara tim stanjima (ovdje se razmatra proces prijelaza iz stanja u stanje). Za ireverzibilne procese zadovoljena je nejednakost koja proizlazi iz takozvane Clausiusove nejednakosti 
, gdje je δQ dovedena toplina, temperatura, a stanja, SA i SB su entropija koja odgovara tim stanjima. Stoga, entropija adijabatski izolovanog (bez dovoda ili odvođenja toplote) sistema može da raste samo tokom ireverzibilnih procesa. Koristeći koncept entropije, Clausius (1876) je dao najopštiju formulaciju 2. zakona termodinamike: u stvarnim (nepovratnim) adijabatskim procesima, entropija raste, dostižući maksimalnu vrijednost u stanju ravnoteže (2. zakon termodinamike nije apsolutna, narušava se tokom fluktuacija).
Upoznajte Christinu Gepting. Mladi prozni pisac iz Velikog Novgoroda. Dobitnik Licejske književne nagrade 2017. za priču „Plus život“. Takođe je filolog i majka dve devojčice. Sa Kristinom smo se sastali uz šoljicu kafe kako bismo razgovarali o samom procesu pisanja i uticaju ličnosti pisca na njega.
.jpg)
Fotografija iz lične arhive Christine Gepting.
Pišeš li ovdje?
Nije ovde. Generalno, ponekad pišem u kafiću. Ali ipak, nigdje se ne piše tako dobro kao kod kuće. Nedavno sam bio u sanatorijumu na Kavkazu - mislio sam, bez posla, bez dece, neću raditi ništa osim da pišem celu nedelju. Ali ne.
Kako uopšte pišete? Da li provodite sat vremena dnevno ili između poslova u bijegu?
Pišem najčešće noću. Gotovo kao Bukowski: „Pisati tokom dana je kao trčati gol niz ulicu.” Iako u toku dana mogu da unesem neku misao u telefon ili neku dobru frazu koja mi je iznenada pala... Ispada da najproduktivnije pišem kada bukvalno nađem nekoliko sati za to - nakon što dođem s posla i stavim svoj ćerke u krevet...
U doba moderne tehnologije, pišete li direktno pomoću spravica ili na starinski način, na papiru? Da li unaprijed razmišljate o radnji ili vas likovi sami vode?
Uvijek pišem u Google dokumentima: ovo vam omogućava da se u bilo kojem trenutku vratite na tekst i vidite historiju izmjena. Rukom pišem samo određeni plan, sinopsis buduće priče ili priče. Iz nekog razloga lakše je dalje raditi s tekstom.
Vaš tipični čitalac – kako ga zamišljate?
A kada pišete, razmišljate li o reakcijama čitatelja?
Ne, ne mislim tako. Uostalom, nemoguće je predvidjeti reakcije čitatelja. Svi različito doživljavaju stil teksta, pa nema smisla razmišljati o tome.
Dobivši Licejsku nagradu, prošli ste kroz ceo proces od prvih redova do objavljivanja knjige i dodele nagrade na Crvenom trgu. Već ste imali pregovore oko filmske adaptacije priče. Mnogo je događaja. Koji je trenutak na ovom putovanju bio najemotivniji?
Priču sam pisao tačno dva mjeseca, a još šest mjeseci sam glancao tekst. Za mene su to bili veoma srećni dani: bio sam toliko udubljen u tekst da sam bio čak i uznemiren kada sam ga završio - bilo je tako šteta rastati se od glavnog lika. Inače, možda se najviše radujem ekranizaciji “Plus života” upravo zato što će za mene to biti prilika da ponovo upoznam “svog dečka”, doduše u drugačijem obliku...
Da se vratim na pitanje – za mene nema ničeg radosnijeg od osjećaja da se tekst uobličava, pa se procesa rada na priči sjećam kao jednog od najispunjenijih perioda života. Ako istaknemo emotivno najupečatljiviji trenutak, onda je, možda, ovo epizoda u tekstu kada junak oprašta pokojnoj majci, koja je, općenito, postala glavni krivac njegovih nevolja. Inače, u početku nisam smislio ovu scenu, ali sam heroja oživio, prije svega, za sebe. Stoga vjerujem da me je on sam doveo do toga da u tekstu treba postojati takav momenat, da je psihološki opravdan.
Da li pišete "jer" ili "da bi"?...
Kad pišem, jednostavno se osjećam bolje. Ako ne pišem, padam u depresiju i ne spavam dobro.
Često čujem od pisaca da njihovi školski časovi književnosti nisu ostavili nimalo lijepa sjećanja. Ali ovo je takva prilika da očarate djecu! Šta biste dodali školskom nastavnom programu književnosti ili šta biste svakako izbacili?
Čini mi se da nije pitanje šta čitati, već kako to predstaviti na času. I to je problem u školi. Smatram da je neophodno da školarac može povezati ono što je rečeno u knjizi sa svojim ličnim iskustvom: a to imaju i 13-godišnjak i, još više, 17-godišnjak.
Rekli ste da je u užem izboru za nagradu bilo mnogo jakih kandidata. Nažalost, moderni mladi ruski pisci obično su poznati samo u svom književnom krugu. Šta mislite, ko je od današnjih 25-30 godina jak?
Zaista, uži izbor Liceja bio je veoma jak. Definitivno ne smatram da su tekstovi Konstantina Kuprijanova, Aide Pavlove, Sergeja Kubrina inferiorniji od mojih. Uglavnom, pratim rad svojih književnih vršnjaka - uvijek se radujem novoj prozi Ženje Dekine, Olge Breininger, i tvojoj, Leni... Neću sada navoditi sva imena - inače će spisak biti predugačak .
A što se tiče činjenice da nas „niko ne poznaje“. U stvari, to je normalno. A pisce afirmisanih, priznatih majstora, znate, sada ne prati velika slava... Može se raspravljati da li je to pošteno, ali je činjenica: danas postoji mnogo različitih vrsta zabave, a nije uvijek slučaj da će pametan čitalac preferirati kvalitetnu prozu od visokokvalitetnih serija. Ovo je datost koju jednostavno morate prihvatiti.
Ovakav filozofski pristup vjerovatno na mnogo načina olakšava život mladom piscu! A sada kratka anketa, odgovorite bez oklijevanja. Po principu “ja imenujem emociju, a ti autora ili njegovo djelo koje povezuješ s tom emocijom.” Da li si spreman?
Pokusajmo!
Idi. Dejection?
Roman Senčin, „Eltiševi“.
Lakoća?
Aleksandar Puškin, "Blizzard".
Konfuzija?
Patrick Suskind, "Golub". Iako postoji, možda, spektar emocija.
Užas?
Životi hrišćanskih svetaca.
Opsesivnost?
Čehovljeve drame.
Nežnost?
Patrick Suskind, "Kontrabas". Ima dosta Süskinda, ali je, iz nekog razloga, istina da su njegovi tekstovi prvi koji se pojavljuju na tim emocijama.
Ovo je zanimljiva lista! Hvala na razgovoru! Ako ste u Moskvi, svratite na naš fakultet.
Elena Tulusheva
Percepcija uzročno-posledičnih veza leži u osnovi naših modela svijeta. Učinkovita analiza, istraživanje i modeliranje bilo koje vrste podrazumijevaju utvrđivanje uzroka promatranih pojava. Uzroci su osnovni elementi odgovorni za nastanak i postojanje određene pojave ili situacije. Na primjer, uspješno rješavanje problema temelji se na pronalaženju i rješavanju uzroka (ili uzroka) određenog simptoma ili skupa simptoma tog problema. Odredivši uzrok određenog željenog ili problematičnog stanja, određujete i točku primjene svojih napora.
Na primjer, ako vjerujete da je vašu alergiju uzrokovan vanjskim alergenom, pokušavate izbjeći taj alergen. Vjerujući da je alergija uzrokovana oslobađanjem histamina, počinjete uzimati antihistaminike. Ako je po vašem mišljenju alergija uzrokovana stresom, pokušat ćete smanjiti ovaj stres.
Naša uvjerenja o uzroku i posljedici odražavaju se u obrascu jezika koji eksplicitno ili implicitno opisuje uzročno-posledični odnos između dva iskustva ili fenomena. Kao i kod složenih ekvivalenata, na nivou duboke strukture takvi odnosi mogu biti precizni ili neprecizni. Na primjer, iz izjave “Kritika će ga natjerati da poštuje pravila” nije jasno kako tačno kritička primjedba može uzrokovati da osoba u pitanju razvije poštovanje prema određenim pravilima. Takva kritika jednako lako može imati suprotan efekat. Ova izjava izostavlja previše potencijalno značajnih karika u logičkom lancu.
Naravno, to ne znači da su sve tvrdnje o uzročno-posljedičnim vezama neosnovane. Neki od njih su sasvim razumni, ali nisu završeni. Drugi imaju smisla samo pod određenim uslovima. U stvari, izjave o uzročno-posledičnim vezama su oblik neodređenih glagola. Glavna opasnost je da su takve izjave previše pojednostavljene i/ili površne. Ali većina fenomena proizilazi iz više uzroka, a ne samo iz jednog, budući da se složeni sistemi (kao što je ljudski nervni sistem) sastoje od mnogih dvosmjernih uzročno-posljedičnih veza.
Osim toga, elementi uzročno-posledičnog lanca mogu imati individualnu „dodatnu energiju“. Odnosno, svaki od njih je obdaren vlastitim izvorom energije, a njegova reakcija se ne može predvidjeti. Zbog toga sistem postaje mnogo složeniji, jer se energija ne može automatski širiti kroz njega. Kao što je Gregory Bateson istakao, ako šutnete loptu, možete prilično precizno unaprijed odrediti kuda će ona ići tako što ćete izračunati ugao udara, količinu sile primijenjene na lopticu, trenje površine itd. Ako šutirate pas, pod istim uglom, sa istom silom, na istoj površini itd. - mnogo je teže pogoditi kako će se stvar završiti, jer pas ima svoju “dodatnu energiju”.
Često su uzroci manje očigledni, šire i sistematičnije prirode od fenomena ili simptoma koji se proučava. Konkretno, razlog za pad proizvodnje ili profita može biti zbog konkurencije, problema u upravljanju, problema s vodstvom, promjena u marketinškim strategijama, promjena u tehnologiji, komunikacijskim kanalima ili nešto treće.
Isto vrijedi i za mnoga naša uvjerenja o objektivnoj stvarnosti. Ne možemo vidjeti, čuti ili osjetiti interakciju molekularnih čestica, gravitacijskih ili elektromagnetnih polja. Mi samo možemo da percipiramo i merimo njihove manifestacije. Da bismo objasnili takve efekte, uvodimo koncept “gravitacije”. Koncepti kao što su „gravitacija“, „elektromagnetno polje“, „atomi“, „uzročno-posledični odnosi“, „energija“, čak i „vreme“ i „prostor“ uglavnom su proizvoljno kreirani od strane naše mašte (a ne od strane sveta). oko nas) kako bismo klasificirali i organizirali svoja osjetilna iskustva. Albert Einstein je napisao:
Hjum je jasno uvideo da se neki pojmovi (na primer, kauzalnost) ne mogu logički izvesti iz podataka iskustva... Svi koncepti, čak i oni koji su najbliži našem iskustvu, sa stanovišta logike su proizvoljno izabrane konvencije.
Smisao Ajnštajnove izjave je da naša čula ne mogu da percipiraju ništa poput "uzroka", oni opažaju samo činjenicu da se prvi dogodio prvi, a zatim drugi događaj. Na primjer, slijed događaja se može zamisliti kao „čovek sjekirom sjekirom odsiječe drvo“, zatim „drvo padne“ ili „žena kaže nešto djetetu“, zatim „djete počinje da plače, ” ili „dolazi do pomračenja Sunca, a sutradan – zemljotresa”. Prema Ajnštajnu, možemo reći da je „čovek izazvao da drvo padne“, „žena je izazvala plač deteta“, „pomračenje Sunca izazvalo je zemljotres“. Međutim, mi opažamo samo slijed događaja, a ne uzroke, koji su proizvoljno odabrani unutrašnji konstrukt primijenjen na percipirani odnos. S istim uspjehom možemo reći da je „razlog zbog kojeg je drvo palo bila sila gravitacije“, „razlog zbog kojeg je dijete plakalo njegova razočarana očekivanja“ ili „uzrok potresa bile su sile koje djeluju na zemljinu površinu od unutrašnjost”, u zavisnosti od odabranih koordinata sistema
Prema Einsteinu, fundamentalni zakoni ovog svijeta koje uzimamo u obzir kada djelujemo u njemu nisu vidljivi u okviru našeg iskustva. Ajnštajnovim rečima, „teorija se može testirati eksperimentom, ali je nemoguće stvoriti teoriju zasnovanu na iskustvu“.
Ova dilema se podjednako odnosi na psihologiju, neuronauku, a verovatno i na svako drugo polje naučnog istraživanja. Što se više približavamo stvarnim primarnim odnosima i zakonima koji definiraju i upravljaju našim iskustvom, to se više udaljavamo od svega što je podložno direktnoj percepciji. Mi fizički ne možemo osjetiti osnovne zakone i principe koji upravljaju našim ponašanjem i našom percepcijom, već samo njihove posljedice. Ako mozak pokuša da percipira sebe, jedini i neizbježni rezultat bit će prazne mrlje.