Inhalt --
3.2.3 eigene Modell -- 3.3 Simulation
der räumlichen Reaktion
3.2.4 Vergleich zwischen den Simulationsmodellen und den Messergebnissen
Abb. 18:Vergleichende Gegenüberstellung des Experiments
und der drei beschriebenen Modelle (Brüsselator, FKN, eigenes Modell).
Die roten Kurven entsprichen den Ce3+-Konzentrationen. Die blauen
Kurven zeigen die Bromid-Konzentrationen.
3.2.4.1 Brüsselator:
Auf den ersten Blick erzeugt der Brüsselator Kurven, deren Verlauf
den Messungen am nächsten kommt. So ist der Konzentrationsverlauf
von X der gemessenen Potentialdifferenz, also der Bromidkonzentration sehr
ähnlich. Beide Kurven weisen ein großes Stoffmengenmaximum in
jeder Periode auf. Die Kurve der Substanz Y entspricht in ihrem Verlauf
in etwa derjenigen der Transmission, also der Ferroinkonzentration. Auch
die zeitliche Koordination der Kurven stimmt in etwa, weil das Maximum
der X-Kurve mit dem plötzlichen Abfall in der Y-Kurve zusammenfällt.
Somit ist der Brüsselator ein Modell, das sich zwar nicht am chemischen
Mechanismus der BZR (siehe 2.2) festmachen
lässt und von seinen Erfindern für physikalisch unrealistisch
erklärt wurde, aber trotzdem ähnliche Ergebnisse wie das Experiment
liefert.
3.2.4.2 FKN:
Da dieses Modell auf einer Interpretation der Vorgänge bei der BZR
beruht ist es recht nah an der Wirklichkeit und liefert auch entsprechende
Kurven. Die Kurven der Substanzen Y (Br- ) und Z ( Ce4+)
entsprechen wieder ihren Pendants in den Messungen. So zeigt der Graph
der Substanz Y (Br-) die typischen Maxima. Allerdings steigt
die Kurve des FKN-Modells stärker an als im Experiment. Insofern ist
das Modell also etwas von der Wirklichkeit entfernt. Um die Kurve der Substanz
Z ( Ce4+) mit den Ce3+-Kurven des Experiments vergleichen
zu können, muss man sie horizontal spiegeln, wie es in Abbildung
18 bereits geschehen ist. Man erkennt den typischen langsamen Anstieg
der Feroin-Konzentration und ihren plötzlichen Abfall. Somit ist auch
dieses Modell sehr gut zur Simulation der BZR geeignet.
3.2.4.3 Eigenes Modell:
Mein eigenes Modell gibt, den Reaktionsverlauf nicht ganz so exakt, wie
die ersten beiden Modelle wieder. Beim Bromid existiert eine Unstimmigkeit.
Hier ist die Synchronisation dieser Kurve und der Ce3+-Kurve
nicht richtig. Der Anstieg des Bromids setzt zu spät ein. Ein weiterer
Schwachpunkt meines Modells ist das abrupte Einsetzen der Reaktion (II).
Dies ist mit der Wirklichkeit nicht zu vereinen, weil hier der Übergang
zwischen der Reaktionen fließend ist. Diese Simplifizierung des Inhibitionsmechanismus
stellte sich mir aber als die einzige Möglichkeit dar, ein geschlossenes
System zu simulieren. Dafür zeigt mein Modell, den langsamen Anstieg
der Produkt- und den langsamen Abfall der Eduktkonzentrationen mit den
für chemische Reaktionen typischen exponentiellen Graphen. Somit ist
das Modell offensichtlich dazu geeignet, die Vorgänge in einem geschlossenen
System zu simulieren.
3.2.4.4 Übertragung der Umgebungsparameter:
Die Übertragung der veränderten Umgebungsparamter (Temperatur
und pH-Wert) auf die Simulationsmodelle erfolgt, indem man die Geschwindigkeitskonstanten
kn der Reaktionen ändert. So kann man etwa beim
Brüsselator alle kn-Werte auf 2 verdoppeln (
z.B. Erhöhung der Temperatur um 10 °C ) und erhält folglich
die doppelte Frequenz. Die Software kann allerdings bei einigen Modellen
abstürzen, wenn man die kn-Werte zu stark erhöht.
Dies passiert etwa beim FKN-Modell und 10-fachen kn-Werten.
Eine Erniedrigung der Konstanten sollte aber nie ein Problem darstellen.
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3.2.3 eigene Modell -- 3.3 Simulation
der räumlichen Reaktion
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last updated: 04.08.2019 18:07:21
Quelle: https://www.jkrieger.de/bzr/