Szakmai záró beszámoló a K nyilvántartási számú OTKA pályázatról

Hasonló dokumentumok
Szakmai záróbeszámoló a K67701 azonosító számú OTKA pályázatról

Szakmai zárójelentés a T nyilvántartási számú OTKA pályázatról

Kémiai reakciók. Közös elektronpár létrehozása. Általános és szervetlen kémia 10. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy.

Bemutatkozás, a tárgy bemutatása, követelmények. Munkavédelmi tájékoztatás.

PÁLYÁZAT. Eötvös Loránd Tudományegyetem. Természettudományi Kar, Kémiai Intézet. intézetigazgató. munkakör betöltésére

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

A dinamikai viselkedés hőmérséklet-függése és hőmérséklet-kompenzáció oszcillációs kémiai reakciókban. Doktori (PhD) értekezés tézisei.

Új oszcilláló kémiai rendszerek előállítása, dinamikai viselkedésük és kémiai mechanizmusuk tanulmányozása. Horváth Viktor, Pharm. D.

Kémiai energia - elektromos energia

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Minőségi kémiai analízis

Analitikai kémia I (kvalitatív) gyakorlat 2014

Analitikai kémia I (kvalitatív) gyakorlat tematika 2010

Új oszcilláló kémiai rendszerek előállítása és vizsgálata. Poros-Tarcali Eszter

4. táblázat. 1. osztály 2. osztály 3. osztály 4. osztály SO 4 Cl NO 3 HCO 3

Követelmények a Szervetlen kémia laboratóriumi gyakorlatokhoz 2012/2013 tanév I. félév

- Tápoldat Kalkulátor program használata

2011/2012 tanév I. félév

Az Analitikai kémia III laboratóriumi gyakorlat (TKBL0504) tematikája a BSc képzés szerint a 2010/2011 tanév I. félévére

Közös elektronpár létrehozása

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Általános Kémia, 2008 tavasz

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

Szalai István. ELTE Kémiai Intézet

Szervetlen kémia laboratóriumi gyakorlat és szeminárium tematikája TKBL0211. (Vegyészmérnök BSc hallgatók részére, 2011/2012. II.

Koordinációs vegyületek (komplexek)

MSZ 20135: Ft nitrit+nitrát-nitrogén (NO2 - + NO3 - -N), [KCl] -os kivonatból. MSZ 20135: Ft ammónia-nitrogén (NH4 + -N),

A javításhoz kb. az érettségi feladatok javítása az útmutató irányelv. Részpontszámok adhatók. Más, de helyes gondolatmenetet is el kell fogadni!

Az anyagi rendszerek csoportosítása

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH ÚLOH Chemická olympiáda kategória Dz 49. ročník šk. rok 2012/13 Obvodné kolo

Tisztelt Előfizetők és Olvasók!

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

VIZSGÁLATI JEGYZİKÖNYV TALAJVIZSGÁLAT

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Képzési tájékoztató füzet a KERPELY ANTAL ANYAGTUDOMÁNYOK ÉS TECHNOLÓGIÁK DOKTORI ISKOLA PhD hallgatói részére

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Hulladékos csoport tervezett időbeosztás

Tájékoztatás a 4- éves doktori tanulmányok komplex vizsgájáról: a jelentkezésre és a vizsga lebonyolítására vonatkozó információk

Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

A ferrát-technológia klórozással szembeni előnyei a kommunális szennyvizek utókezelésekor

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály A változat

a NAT /2013 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

KÉMIA. PRÓBAÉRETTSÉGI május EMELT SZINT JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

2 képzıdése. értelmezze Reakciók tanult nemfémekkel

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

5. A talaj szerves anyagai. Dr. Varga Csaba

Szent István Egyetem, Gödöllı KÖRNYEZETTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA MINİSÉGBIZTOSÍTÁSI SZABÁLYZAT

ALPHA spektroszkópiai (ICP és AA) standard oldatok

Minták előkészítése MSZ : Ft Mérés elemenként, kül. kivonatokból *

Szervetlen kémiai laboratóriumi gyakorlat, oktatói lista 2015/2016, II. félév

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Általános és szervetlen kémia 1. hét

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Jellemző redoxi reakciók:

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

6 Ionszelektív elektródok. elektródokat kiterjedten alkalmazzák a klinikai gyakorlatban: az automata analizátorokban

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály C változat

AsMET víztisztító és technológiája

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

VÍZKEZELÉS Kazántápvíz előkészítés ioncserés sómentesítéssel

Elektrokémia Kiegészítés a praktikumhoz Elektrokémiai cella, Kapocsfeszültség, Elektródpotenciál, Elektromotoros erı.

Környezeti analitika laboratóriumi gyakorlat Számolási feladatok áttekintése

Klasszikus analitikai módszerek:

TÉMA ÉRTÉKELÉS TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR (minden téma külön lapra) június május 31

Előadó: Dr. Haller Gábor Szám: 12164/2002. Tárgy: Poly-Feed műtrágya család forgalomba hozatali és felhasználási engedélye

Feladatok haladóknak

Izotópkutató Intézet, MTA

OTKA T Szakmai beszámoló. (Zárójelentés )

*, && #+& %-& %)%% & * &% + $ % !" #!$"" #%& $!#!'(!!"$!"%#)!!!*

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

PÁLYÁZAT. InfoPark Alapítványhoz. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Természettudományi Kar Kémiai Intézet. Dr. Németh Zoltán, egyetemi adjunktus

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Szennyezett talajvizek szulfátmentesítése ettringit kicsapásával

A nemlineáris kémiai dinamikai jelenségek kutatása az ELTE Analitikai Kémiai Tanszékén

Arrhenius sav-bázis elmélete (1884)

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

2018/2019. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA. I. KATEGÓRIA Javítási-értékelési útmutató

Kémiai reakciók sebessége

Szalay Sándor a talaj-növény rendszerről Prof. Dr. Győri Zoltán intézetigazgató, az MTA doktora a DAB alelnöke

Fémmel szennyezett területek kezelése kémiai és fitostabilizációval. Feigl Viktória

KÉSŐ AVAR ÜVEGGYÖNGYÖK ÖSSZETÉTEL- VIZSGÁLATA

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

A 2007/2008. tanévi. Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. első (iskolai) fordulójának. javítási-értékelési útmutatója

Készitette: Szabó Gyula Barlangi kutatásvezetı Csorsza László barlangkutató

Tollazati színek mikroszerkezeti háttere szubmikroszkópos megközelítés

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

7 ~ idegen nyelven: 9

Oláh György Doktori Iskola. Képzési terv 2016.

NE FELEJTSÉTEK EL BEÍRNI AZ EREDMÉNYEKET A KIJELÖLT HELYEKRE! A feladatok megoldásához szükséges kerekített értékek a következők:

Sillabusz az Orvosi kémia szemináriumokhoz 3. Szervetlen vegyületek nevezéktana

Átírás:

Szakmai záró beszámoló a K 62029 nyilvántartási számú OTKA pályázatról Pályázat címe: Oszcilláló kémiai reakciók tervezése komplex- és csapadékképzıdési egyensúlyok alkalmazásával Futamidı: Résztvevık: 2006-02-01 2011-06-30 (meghosszabbítás után) Csörgeiné Kurin Krisztina (vezetı kutató) Orbán Miklós Horváth Viktor (társ kutató) (társ kutató) [Horváth Viktor neve a pályázat benyújtásakor az Egyéb csatolmányok részben szerepelt. Tudományos diákkörös gyógyszerészhallgatóként, majd az egyetem elvégzése után (2006-09-01 2010-12-31) PhD hallgatóként (PhD disszertáció védés: 2010-12-15) végzett kutatómunkát az ELTE Analitikai Kémiai Tanszékén, témavezetésemmel. A pályázati program megvalósításában aktívan részt vett, ezért kérelmeztem az OTKA Kollégiumtól Horváth Viktor utólagos felvételét a résztvevı kutatók közé.] Pályázati munkánk legfontosabb célkitőzéseként olyan oszcilláló kémiai rendszerek laboratóriumi elıállítását jelöltük meg, amelyekben a nem-vegyértékváltó (oldatfázisban csak 1 stabil oxidációs számmal bíró) kationok és anionok koncentrációjának összetett kémiai folyamatok eredményeként elıálló spontán periodikus változása valósul meg. Korábbi példákban oszcillációs viselkedést csak azoknak az elemeknek az ionjaival lehetett létrehozni, amelyeknek több stabil oxidációs állapotuk van. Élı szervezetekben azonban a nem-redox ionok (pl. Ca 2+ ) koncentrációjának oszcillációját is kimutatták, így igény és kihívás volt olyan kémiai rendszer elıállítása, amelyben ezeknek az ionoknak koncentrációja is oszcillál. 2005-ben módszert javasoltunk ionpulzusok elıállítására a redoxi folyamatokban részt venni nem képes ionokkal [lásd: K. Kurin-Csörgei, I.R. Epstein, M. Orbán; "Systematic Design of Chemical Oscillators Using Complexation and Precipitation Equilibria", Nature, 433 (7022), 139-142 (2005)]. Oszcilláló kémiai rendszer ezeknek az ionoknak reakcióiból a jelenleg ismert sémák szerint nem építhetı fel. Módszerünkkel az ionpulzusok egy ismert oszcilláló rendszerhez, a cél-iont is magába foglaló egyensúlyi reakcióval kapcsolva, indirekt úton állíthatók elı. A pályázat célkitőzése volt a módszer alkalmazhatóságának széleskörő vizsgálata és minél több nem-redox ion koncentráció oszcillációjának megvalósítása. A pályázati ciklusban végzett munkát és az elért eredményeket, a Részletes kutatási terv -ben leírt rendszerek vizsgálatát a szakmai részjelentések felhasználásával, azok kiegészítésével ismertetem.

I. Kutatási eredményeink 1. altéma: EDTA fémion komplexek kapcsolása ph-oszcillátorral: Ca 2+ -oszcillátor elıállítása [lásd: J. Phys. Chem. A, 110(24), 7588-92 (2006), imp. f.: 2,79] A Ca 2+ koncentráció oszcillációját valósítottuk meg a Ca 2+ + EDTA ph-érzékeny egyensúly és a BrO 3 SO 2 3 Fe(CN) 4 6 (rövidítve: BSF) ph-oszcillátor (ún. primer oszcillátor, oszcillációs tartománya: ph = 3,0 6.5) összekapcsolásával. A BSF Ca-EDTA CSTR rendszerben 1 periódus alatt a szabad (hidratált) [Ca 2+ ] két nagyságrendet változva, a primer oszcillátor frekvenciájával (~ 20 perc) oszcillált, amit kalcium-ionszelektív elektróddal (Ca-ISE) követtünk. A kapcsolt rendszerben bistbilitást (a [Ca 2+ ]-ban 2 stacionárius érték fellépését ugyanazon kényszerparaméterek mellett) is kimutattuk. A végzett munka során optimalizáltuk a kísérleti paramétereket (konc., T, k 0,.); kimértük az EDTA pufferhatását a ph-oszcillátorra és a Ca-ISE válaszjel függését az összes paramétertıl; láthatóvá tettük a [Ca 2+ ] oszcillációt arzenazo(iii) indikátorral. A MEDUSA software alkalmazásával kiszámítottuk a Ca-EDTA rendszerben kialakuló species eloszlást a ph függvényében: a [Ca 2+ ] számított változása és a Ca-ISE jele alapján mért érték jó egyezést mutatott (lásd 1. ábra). Számított [Ca 2+ ] szabad = 54 mv Ca-ISE-dal mért = 52 mv Log Conc. [Ca 2+ ] TOT = 2.50mM [EDTA 4- ] TOT = 2.50mM -2 CaEDTA 2- -3 Ca 2+ -4 HEDTA 3- -5 H3EDTA - -6 H2EDTA 2- -7-8 H4EDTA 2+ EDTA 4- -9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ph 1. ábra Számított és mért [Ca 2+ ]-változások A fémion-edta (M-EDTA) komplexek (M = Sr 2+, Ba 2+, Mg 2+ ) stabilitási állandó (K st) értéke alapján (számítások szerint) a Sr 2+, Ba 2+, Mg 2+ oszcillációja is elıállítható, azonban ez idáig még nem találtunk alkalmas szenzort, vagy indikátort, amellyel a szabad fémion-koncentráció mérhetı (a megvásárolt Ba-ISE nem mőködött). 2

2. altéma: Egyéb kelátkomplexképzık és komplexometriás indikátorok kapcsolása primer oszcillátorral Munkatervünknek megfelelıen számításokat és kísérleteket végeztünk más 1:1 összetételő és optimális K st értékő (lg K st = 8-13) kelátkomplex és a BrO 3 SO 2 3 Mn 2+ ph-oszcillátor (rövidítve: BSM) kapcsolásával létrehozott rendszerek viselkedésének meghatározása céljából. A számítások szerint az EDDA (etilén-diamin-n,n -diecetsav) Co 2+ - (lg K st = 11,5), Zn 2+ - (lg K st = 11,22) és Cd 2+ - komplexe (lg K st = 8,99), továbbá a CDTA (1,2-ciklohexilén-dinitrilo-tetraecetsav) Ca 2+ - (lg K st = 11,15), Mg 2+ - (lg K st = 11,07), Sr 2+ - (lg K st = 10,58), Ba 2+ - (lg K st = 8,6), és Ag + - komplexe (lg K st = 9,3) alkalmas lenne a BSM ph-oszcillátorhoz való eredményes kapcsolásra, azaz a felsorolt ionok koncentráció oszcillációjának megvalósításához. Ez idáig azonban sem mőszeres szenzort, sem vizuális indikátort nem találtunk az ionpulzusok megjelenésének bizonyítására. Fémion koncentráció oszcillációk vizuális és spektrofotometriás követése céljából ideálisnak látszott fémionok (M) és komplexometriás indikátorok (Ind) között kialakuló 1:1 komplex kapcsolása a ph-oszcillátorhoz. Az M-Ind kelátkomplexek színe intenzív és nagyon különbözik az Ind saját színétıl. Ha a kapcsolt rendszerben ph min értéknél az Ind színe, ph max -nál az M-Ind komplex színe jelenik meg, a fémion ph-tól függıen szabad, vagy kötött állapotban van, azaz koncentrációja oszcillál. [Zn 2+ ]-oszcillációk elıállításának reményében Zn-MTK komplexet (MTK = metiltimolkék) vezettünk a BrO 3 SO 2 3 Mn(II)-EDTA CSTR ph oszcillátorba. A rendszerben ph < 4-nél rózsaszín (Mn(III)-EDTA), ph ~ 4-6-nál sárga (MTK), ph 6 7,5 között zöldeskék, ph > 7,5-nél tintakék (Zn-MTK) szín megjelenése várható, tehát a cink ph < 7,5-nél ionos formában, ph 7,5- nél Zn-MTK formában van jelen. A ph-oszcillátorban azonban a ph > 7,5 állapot nem volt elérhetı, így a ph max -nál észlelt kékeszöld szín csak részleges Zn-MTK komplexképzıdést jelzett. Kvantitatív komplexképzıdés hiányában ezt az eredményt publikáláshoz elégtelennek ítéltük. Az ígéretes altéma kidolgozásához ph > 7,5 tartományban mőködı ph-oszcillátor kell, ennek elıállításán jelenleg is dolgozunk. A megfelelı ph-oszcillátor hiánya mellett nehézséget jelent az is, hogy az M-Ind komplexek stabilitási állandójának értéke nem ismert. Jelenleg bíztató kísérleteket végzünk 1:2 összetételő színes fém-kelát komplexek ph-oszcillátorral való kapcsolására. Modellrendszerként a BrO 3 SO 2 3 oszcillátort (rövidítve: BS) és a Ni- Hisztidin komplexet használjuk. A komplex színe intenzív kék, stabilitása (ph-érzékenysége) is megfelelı. A species eloszlási számítások (MEDUSA program) és a kísérletek szerint ph 3-nál a komplex elbomlik, az oldat színtelen. ph > 5,5-nél a komplexképzıdés teljes, az oldat kék színő, 3

tehát az egyensúlyi reakció ph-függése vizuálisan és spektrofotometriásan is követhetı. A kapcsolt rendszerben a szabad Ni 2+ koncentráció oszcillációja mellett a nem kötött, protonált formában jelen levı hisztidin ligandum koncentrációja is periodikusan változik. A BS Ni-His rendszer viselkedését leíró és elemzı dolgozatunk összeállítás alatt van. 3. altéma: Al 3+ -oszcillátor és F -oszcillátor elıállítása [lásd: J. Phys. Chem. A, 112(18), 4271-76 (2008), imp. f.: 3,05] Nagy amplitúdójú (a koncentráció kb. 9 nagyságrendő változásával járó) [Al 3+ ]-oszcillációt indukáltunk a BrO 3 SO 2 3 Mn 2+ Al(NO 3 ) 3 CSTR rendszerben, amelyben a ph 2,5 7.0 között oszcillált. Az alumínium ph < 4-nél hidratált ion, ph > 5-nél Al(OH) 3 csapadék formájában (K so = 10 33 ) van jelen. Nagy amplitúdójú [F ]-oszcillációt is elıállítottunk az Al 3+ + n F (n-3) AlF n egyensúlynak az Al-oszcillátor -hoz történt kapcsolásával. A BSM Al(NO 3 ) 3 NaF CSTR rendszerben fluorid-ionszelektív elektróddal (F-ISE) 1 periódus alatt a [F ] 3 nagyságrendő változását mértük. A rendszerben a [F ]-ban fellépı bistabilitást is kimutattuk. A F pulzusokat a BSM Ca-EDTA NaF rendszerben is mértük (CaF 2 F átalakulás). A BSM Ca-EDTA Na 2 C 2 O 4 rendszerben [oxalátion] oszcilláció jelentkezett (CaC 2 O 4 C 2 O 2 4 átalakulás). A végzett munka kapcsán a MEDUSA software segítségével kiszámítottuk az Al 3+ hidrolízisekor, továbbá az [Al 3+ ] : [F ] = 1:1, 1:2, 1:4 és 1:6 arányú elegyekben kialakuló species eloszlást a ph függvényében (lásd 2. ábra). Ezekbıl kiolvasható volt, hogy ph < 4-nél az alumínium ionos formában, a fluorid az optimális aránynál (1:1) AlF (n-3) n komplexben, ph > 4-nél az alumínium hidroxid alakban, a fluorid hidratált ion formájában van jelen. -3.0-3.5-2.0-2.5 Curve 5 Curve 4 log [C] -4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5 Al 3+ Al(OH) 3 AlOH 2+ Al(OH) 2 + Al(OH) 4 log [F ] -3.0-3.5-4.0-4.5-5.0-5.5-6.0-6.5 Curve 1 Curve 2 Curve 3 [Al 3+ ]:[F ] = 1:1 (Curve 1) [Al 3+ ]:[F ] = 1:2 (Curve 2) [Al 3+ ]:[F ] = 1:4 (Curve 3) [Al 3+ ]:[F ] = 1:6 (Curve 4) [F ] = 2.5x10-3 M (Curve 5) 2. ábra Az alumínium- és fluorid-speciesek eloszlása a ph függvényében További indukált ion-oszcillációk elıállítása céljából az Al 3+ mellett más háromértékő kationok, a Cr 3+ (K so = 10 31 ), Bi 3+ (K so = 10 30 ), Fe 3+ (K so = 10 33 ) hidrolízises reakcióját is kapcsolni próbáltuk ph-oszcillátorhoz. Ez irányú kísérleteink sikertelenek voltak, de tisztáztuk a negatív eredmények okát. -7.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ph 4-7.0 2 3 4 5 6 7 8 ph

4. altéma: Kétértékő fémionok (Cd 2+, Ca 2+, Zn 2+, Ni 2+, Co 2+ ) koncentráció oszcillációjának elıállítása [lásd: Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 1248-52 (2010), imp. f.: 4,06] A korábban javasolt módszerünk (Nature, 2005) módosításával (egyensúlyok helyett irreverzibilis reakciókat kapcsolva a BSM primer oszcillátorhoz) a BSM + M 2+ rendszerekben (ahol M 2+ = Cd 2+, Ca 2+, Zn 2+, Ni 2+, Co 2+ ) elıállítottuk a felsorolt 2 értékő kationok koncentráció oszcillációját. ph max - nál az M 2+ + SO 2 3 reakcióban MSO 3 csapadék keletkezik (itt az [M 2+ ] minimális), ph min -nál a BrO 3 + MSO 3 M 2+ + SO 2 4 reakció jól oldódó és disszociáló szulfát sókat eredményez (az [M 2+ ] maximális), amely a csapadék periodikus keletkezése és eltőnése alapján vizuálisan, a Cd 2+ és Ca 2+ esetén ISE-ok alkalmazásával követhetı volt (lásd 3. ábra). 3. ábra Üvegelektród, Cd 2+ és Ca 2+ ionszelektív elektródok válaszjele a BrO 3 SO 3 2 Cd 2+ /Ca 2+ áramlásos rendszerben A végzett munka során meghatároztuk a keletkezett szulfit csapadékok összetételét, oldékonyságát a T függvényében (a CSTR kísérleteket T = 45 C-on végeztük), a szulfit-csapadék és szulfitkomplex képzıdés mértékét a CSTR-ben alkalmazott feltételek mellett. 5. altéma: Kémiai hullámok létrehozása az ionoszcillációt mutató rendszerekben [lásd: React. Kinet. Catal. Letters, 90(2), 405-411 (2007), imp. f.: 0,67] Zárt rendszerő ph-oszcillátorok elıállítása [lásd: J. Am. Chem. Soc., 133(18), 7174-79 (2011), imp. f.: 9,02] Pályázatunkban távlati célként kémiai hullámok létrehozását is megjelöltük az idıbeni oszcillációt mutató új rendszerek felhasználásával. Kémiai hullámok az összetételüknél fogva oszcillációs viselkedésre képes nem kevert rendszerekben elvileg megjelenhetnek, kísérleti elıállításuk azonban számos nehézségbe ütközik. Az új rendszerek csak CSTR-ben mutatnak oszcillációt, tehát kémiai hullámok kialakulása is csak nyitott reaktorban (ún. CFUR-ban) várható. További problémát jelent, 5

hogy a hullámok észlelése csak akkor lehetséges, ha valamely oszcilláló komponens színes. Eddig még nem sikerült megfelelı színváltozással járó indukált oszcilláló rendszert elıállítani a kipróbált indikátorokkal. Nyitott gél reaktort beszerezni nem tudtunk (kereskedelemben nem kapható), összeállítását házilag próbáljuk megoldani. Kémiai hullámok létrehozásáról az említett nehézségek ellenére sem mondunk le, megkíséreljük azok elıállítását zárt rendszerő formában. Összeállítottuk a térbeni szerkezetek megfigyeléséhez szükséges kísérleti berendezést és teszteltük annak mőködését, modellrendszerként a bromátion kettıs szubsztrát (hipofoszfition és aceton) kettıs katalizátor (Mn 2+ és Ru(bpy) 2+ 3 ) összetételő kémiai rendszert használva. Kimutattuk, hogy az oszcillátor komponenseit tartalmazó oldat vékony 2+ rétegében kialakuló céltábla-szerő mozgó kémiai hullámokat a bromátionból, a Ru(bpy) 3 katalizátorból és a teljes rendszerben keletkezı brómacetonból álló alrendszer hozza létre. A mozgó kémiai hullámokat az említett 3 komponens elegyében is elıállítottuk (lásd React. Kinet. Catal. Lett. közlemény), (lásd 4. ábra). a) b) c) 4. ábra Dinamikus mintázatok a BrO 3 BrAc katalizátor(ok) elegy vékony oldatrétegében. A zárt rendszerben létrehozandó új térben periodikus szerkezetek kialakításához zárt rendszerben is mőködı ion-oszcillátor szükséges, ehhez pedig zárt rendszerő ph-oszcillátort kell elıállítanunk. Az utóbb említett részproblémát sikeresen megoldottuk: kidolgoztunk egy módszert, amely alapján a jelen projekt kísérleteiben primer-oszcillátorként használt BSF és BSM CSTR ph-oszcillátort zárt rendszerben is mőködtetni tudjuk (lásd J. Am. Chem. Soc. közlemény). Most folyó munkáink során keressük olyan színváltozással is járó komplex-, vagy csapadékképzıdési egyensúlyt, amely kapcsolható a zárt rendszerő ph-oszcillátorhoz. 6

Zárszó és megállapítások A pályázat munkatervében szereplı összes résztémában elvégeztük az eredetileg tervezett kísérleteket, ezek közül számos pozitív és kb. ugyanannyi negatív eredménnyel zárult. Az indukált ionpulzusok sikeres elıállítása támogatja azt a véleményünket, miszerint az alkalmazott módszer elve a nem-redox tulajdonságú ionok élı szervezetekben elıforduló oszcillációjának egyik lehetséges útjaként szolgálhat. A negatív kísérletek mutatják, hogy meglepıen kis számú indukált oszcillátor valósítható meg, azaz az indukált oszcilláció megjelenésének összes feltétele egyidejőleg csak kevés kémiai rendszerben teljesül. A közleményekben szereplı pozitív példákból és azok diszkussziójából következik, hogy az indukált oszcillációs rendszerek a primer oszcillátor és a kapcsolt kémiai rendszer paramétereinek ismeretében tervezés útján is elıállíthatók. A pályázati témában 5 publikációnk jelent meg, melynek összesített impakt faktora: 19,6. Eredményeinket relatíve kis számú dolgozatban, de a kémia legismertebb (nagy impakt faktorú) nemzetközi folyóirataiban tudtuk publikálni, amit a munkánk iránti érdeklıdés jelének tekintünk. II. Egyéb eredmények, szereplések A pályázati ciklus alatt is fenntartottuk korábban kialakított külföldi kooperációs kapcsolatainkat. Ennek keretében Orbán Miklós és Csörgeiné Kurin Krisztina 4-4 alkalommal 6-8 hetes tanulmányúton vett részt a Brandeis Egyetemen (USA). Az amerikai partnerünk (Irving R. Epstein) és PhD hallgatója (Lewis Ariel) magyarországi látogatására is sor került. Horváth Viktor 2011-06- 01-tıl 1 éves tanulmányúton vesz részt az említett egyetemen. Jelen pályázat mindhárom tagja részt vett kutatási témánk legfontosabb nemzetközi fórumain: az Oscillations and Dynamical Instabilities in Chemical Systems címő Gordon Konferenciákon (2006 Oxford, UK; 2008 Waterville, USA; 2010 Barga, Italy), az ESF által szervezett FUNCDYN workshop-okon (2007, Haslev, Denmark; 2008, Rothenburg, Germany, 2009, Cascais, Portugal), valamint az Engineering of Chemical Complexity címő nemzetközi konferencián (2011, Berlin, Germany). Valamennyi konferencián elıadással (6 db) és poszter-elıadással (8 db) szerepeltünk. 7

Hazai rendezvényeken, munkabizottsági üléseken, tanszéki tudományos szemináriumon többször beszámoltunk az elért kutatási eredményeinkrıl. Az Universitates Nostrae-Scientia Nostra címő, az ELTE fennállásának 375. évfordulája alkalmából rendezett, az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a Semmelweis Egyetem közös ünnepi ülésén a jelen pályázat vezetı kutatója az OTKA pályázat témájából plenáris, nyitó elıadással szerepelt. Csörgeiné Kurin Krisztina 2009. márciusában, tudományos és oktatási munkájának elismeréseként a Kémia Tudományok Habilitált Doktora (Dr. Habil.) lett,. Orbán Miklós az OTKA periódus alatt lett az MTA Kémiai Osztály rendes tagja. (Székfoglaló, Magy. Kém. Foly., 2006 112 44-54). Horváth Viktor PhD disszertációját Új oszcilláló kémiai rendszerek elıállítása, dinamikai viselkedésük és kémiai mechanizmusuk tanulmányozása címmel a jelen pályázatban elért kutatási eredményekbıl írta és védte meg summa cum laude minısítéssel 2010 decemberében. III. Egyéb megjegyzések Pályázatunk futamidejének meghosszabbítását kérvényeztük az OTKA Mőszaki és Természettudományi Kollégiumától, amelyet meg is kaptuk. A kutatási terv maradéktalan megvalósításához a tervezettnél azért volt több idıre szükségünk, mert a megnövekedett mennyiségő oktatási feladataink elvégzése késleltette kísérleti munkánkat. Dolgozataink szerzıi között szerepel még Poros Eszter egyetemi hallgató, tudományos diákkörös; valamint külföldi kooperációs partnerünk Prof. Irving R. Epstein (Brandeis Univ. USA). A pályázat költségtervétıl jelentıs mértékben nem tértünk el. A 3.3. Egyéb Költség rovaton szereplı összeg egy részét (450 eft-ot) az OTKA Iroda engedélyével a Készletbeszerzés rovaton használtuk fel a kísérletekhez szükséges vegyszerek beszerzésére. A 4. Befektetett eszköz rovaton 2 eszköz beszerzése nem szerepelt az eredeti pályázatban. Az 5. altémához egy pálcás keverı megvételére volt szükség, amelynek megvásárlását a részjelentésben utólag indokoltuk. A 4. altéma kísérleteiben egy ultracentrifugára volt szükség, amelynek beszerzésére elızetes engedélyt kértünk az OTKA Irodától. 8