Küsimus:
Autokatalüüsi mõisted
Nathaniel
2012-05-07 20:15:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kas on olemas ametlik määratlus või algoritm, mis võib koostada reaktsioonide loendi ja öelda, kas see sisaldab liikide kogumit, mis suudab ennast autokatalüütiliselt toota?

On selge, et järgmine reaktsioon on autokatalüütiline: $$ \ ce {A + B \ kuni 2 B} $$ B ilmub võrrandi mõlemale poolele, seega on see katalüüsi reaktsioon ja on paremal toodetud ekstra B, nii et see katalüüsib enda toodangut A-st.

Kuid ka järgmist reaktsiooniskeemi võib pidada autokatalüüsi sisaldavaks: $$ \ ce {B + C \ kuni D + E \\ A + D \ kuni 2C} $ $ Kui see süsteem algab rohkete A ja B ning ühe C molekuliga, võib C molekul reageerida B-ga, saades D, mis seejärel saab reageerida A kahe C moodustamiseks - samas kui ilma algse "seemne" molekulita reaktsioone ei toimu. (Muidugi jätan siinkohal tähelepanuta vastupidised reaktsioonid, kuid loodetavasti saab see asja üle.) Autokatalilist tsüklit on hõlpsasti näha järgmiselt diagrammilt, kus ringid tähistavad liike ja kastid esindavad reaktsioone:

autocatalysis diagram

Teine autokatalüüsi mitte-ilmne näide on selle vormi reaktsiooniskeem: $$ \ ce {A + C \ to C + D \\ B + D \ to D + C + E} $ $ Siin katalüüsivad nii C kui ka D prekursoritest A ja B. üksteise tootmist. Olen teadlik Kauffmani refleksiivselt autokatalüütiliste komplektide määratlusest, mis kehtib selle vormi skeemide kohta, kuid jätaks vahele näidatud autokatalüütilise tsükli kuna see ei koosne üheastmelistest katalüüsireaktsioonidest. Nii et otsin autokatalüüsi definitsiooni, mis hõlmaks mõlemat juhtumit, aga ka (loodetavasti) muid keerukamaid skeeme, millele ma pole veel mõelnud.

Tõenäoliselt ei ole teie küsimusele otsene vastus, kuid jätan selle teadlikkuse ja võib-olla arutelu huvides kommentaari (ja lihtsalt hüppasin täna hommikul minu voogule). See artikkel tundub autokatalüüsi osas huvitav. http://arxiv.org/pdf/1205.0584v2.pdf
@LordStryker aitäh! See põhineb siiski Kauffmani RAF-komplektidel (Stuart Kauffman on kolmas autor), kelle määratlus tugineb sellele, et kõik katalüütilised reaktsioonid on üheastmelised. Nii et see ei paku seda, mida ma otsin, kuid tundub kindlasti huvitav.
See on väga huvitav küsimus. Ma ei ole lähedal sellele väljakutsele, et sellele vastata, kuigi tahaksin väga näha, et keegi sellega tegeleks.
Kas ahelreaktsiooni ja autokatalüüsitud reaktsiooni vahel on ametlik erinevus? Mõlemad hõlmavad ajutiste liikide loomist, mis kogunevad enne toote loomiseks.
Ma ei tea, kas formaalset erinevust on, kuid need kaks mõistet on selgelt väga tihedalt seotud. Kaldun arvama, et autotalüüs on tehniliselt paremini määratletud asi, kuna "ahelreaktsioon" võib viidata ka vähem huvitavatele reaktsioonide ahelatele nagu $ A \ kuni B $ koos $ B \ kuni C $. Aga kui ahelreaktsioonil on iseenesest võimendavas mõttes hea ametlik määratlus, oleksin seda väga huvitatud.
@Nathaniel Selle ahelreaktsiooni määratlus, mida ma nägin alagraditsioonina (mis välistab A-> B, B-> C) on see, et ahelreaktsioon peab hõlmama ahela käivitamise etappe, ahela levimise etappe ja ahela lõpetamise etappe. Seejärel saate määratleda oma elementaarsed reaktsioonid nende kolme kategooria järgi, mis võivad kattuda, kui teil on rohkem kui üks ahela kandja. See välistab sellised vaheühendid nagu A-> B, B-> C, kuid hõlmab A-> B, B + C-> D + B, B-> A. Ketikandjaid toodetakse initsiatsiooni / lõpetamise etappides ja kõrvalseisjaid paljundamisetappides.
Selle küsimuse esitamise viis on väga uudishimulik, eriti kui öelda "ametlik määratlus". Teete selle kõlama nagu soovite midagi matemaatilisemat. See on liiga ebaselge huvi, et teil oleks keemias palju õnne, nii et teil oleks tõenäoliselt rohkem õnne saidil math.stackexchange.com
@Chris Otsin tõepoolest formaalset, matemaatilist määratlust, kuid autokatalüüs on keemiline, mitte matemaatiline mõiste ja seetõttu, kui ametlik määratlus on olemas, on see ka keemiakirjanduses.
üks vastus:
#1
+7
Bernd Jendrissek
2012-07-16 06:34:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma ei saa öelda, kas modifikaator "ametlik" kehtib teie küsimuse sisu esimeses lauses ka "määratluse" või "algoritmi" kohta. Juhul kui mõni algoritm seda teeks: see näeb välja nagu üsna tavaline tsüklituvastuse probleemi eksemplar, mida õpitakse bakalaureuseõppe lõpetanud arvutiteaduses.

Kui soovite ainult tuvastada kohalolu tsüklitest, siis on algoritm sisuliselt lihtsalt graafi topoloogilise sorteerimise proovimine; kui katse ebaõnnestub, on teil tsükkel ja see tähendaks vist seda, et teil on mingisugune katalüüs käimas. (Ma ei õppinud keemia erialal; palun hüüdke mulle, kui see on non sequitur .)

Okei, nii et ainult tsüklitest ei piisa - tundub, et soovite tsükleid, millel on " saada ". Kuidas oleks kilpkonna ja jänesega ja kas need korrutavad olekumuutuja väljuvate ja sissetulevate servade ja reaktsioonisõlmede suhtega (mida teie diagrammil tähistatakse ruutudega)? Kui jänes jõuab kilpkonnale järele, tähendab see tsüklit, seega ka katalüüsi; siis kui võrrelda nende olekut, siis kui jänes on kogunud suurema "võidu" kui kilpkonn, siis ma ütleksin, et see näitab autokatalüüsi olemasolu?

Ma pole kindel, kuidas see toimib, kui neid on mitu ühendatud tsüklit. Teie graafikus võib olla üks tsükkel, mis on autokatalüütiline, ja teine ​​sellega seotud tsükkel, mis "kasutab ära" oma katalüsaatorit (midagi vastuolulist). Näiteks:

  B + C -> D + EA + D + H -> 2C + F2F + G -> H  

Kas see on ikka autokatalüütiline süsteem?

See oli ette nähtud sõelumiseks kui ((ametlik määratlus) või (algoritm) "- kui algoritm on olemas, siis ma ei hakka selle üle arutlema, kui see on mitteametlikult öeldud :) Teil on õigus, et tsüklid tähendavad katalüüsi, kuid see eristab seda autokatalüüsist, mis on raske natuke. Kui eemaldate joonisel topeltserva (st muutke reaktsiooniskeemiks $ \ ce {B + C -> D + E} $ ja $ \ ce {A + D -> C} $), on tsükkel endiselt olemas, vaid ainult katalüüs, mitte autokatalüüs. Kui graafikus on ainult üks tsükkel, on neid kahte lihtne eristada, aga kui neid on palju, siis ma ei tea, kuidas seda teha.
Olen lisanud veel mõned lõigud; Ma arvan, et võib-olla peaksite selle esitama arvutiteaduse / programmeerimise küsimusena mõnel teisel SO-saidil.
Kuid kilpkonna ja jänese algoritm on tsüklite leidmiseks järjestustest, mitte graafikutest, eks? Siin pole probleemiks mitte niivõrd algoritmi väljatöötamine autokatalüüsi tuvastamiseks - see on sobivalt üldise definitsiooni leidmine. Kui mul on see olemas, saan ilmselt ise algoritmi välja mõelda (ja ma küsiksin CS-saidilt, kui ma ei saaks). "Üks tsükkel koos teatud" võimendusega "on ainult erijuhtum sellest, mida ma otsin - üldiselt on palju omavahel seotud tsükleid - vaadake näiteid minu rakenduse 3. reaktsiooniskeemist.
Teie postitatud näide sisaldab autokatalüütilist tsüklit, kuid sisaldab ka muid asju - see on OK. Otsin viisi, kuidas leida just autokatalüütilised graafi bitid (alamgraafid).


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...