B-Z反應(yīng)(Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)),也稱BZ反應(yīng)、B-Z振蕩反應(yīng)(BZR),是一類著名的化學(xué)振蕩反應(yīng),也是非平衡熱力學(xué)的經(jīng)典例子。它有很多版本,其中最常見的反應(yīng)是鈰作催化劑時(shí),丙二酸在稀硫酸水溶液中被溴酸鹽氧化的反應(yīng)。
簡(jiǎn)介B-Z反應(yīng)(Belousov-Zhabotinsky反應(yīng)),也稱BZ反應(yīng)、B-Z振蕩反應(yīng)(BZR),是一類著名的化學(xué)振蕩反應(yīng),也是非平衡熱力學(xué)的經(jīng)典例子。它有很多版本,其中最常見的反應(yīng)是鈰作催化劑時(shí),丙二酸在稀硫酸水溶液中被溴酸鹽氧化的反應(yīng),方程式如下:
歷史這個(gè)反應(yīng)首先在20世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)Belousov(別洛索夫)在研究三羧酸循環(huán)時(shí)發(fā)現(xiàn),最初的催化劑是Ce/Ce,還原劑是檸檬酸。反應(yīng)液在無色和黃色兩種狀態(tài)之間發(fā)生周期性的振蕩,振蕩頻率隨溫度升高而增加。這一時(shí)期普遍認(rèn)為化學(xué)振蕩反應(yīng)是不可能發(fā)生的,別洛索夫的這一結(jié)果也自然不受重視,兩次投稿都以“無法解釋機(jī)理”及“不可能”的原因而被退了回來,最后只得發(fā)表在一個(gè)不知名的期刊上,使得別洛索夫本人的信心大大受挫。生物化學(xué)家Schnoll曾勸別洛索夫繼續(xù)他的研究,但勸說并不奏效,別洛索夫還是執(zhí)意宣布從此淡出科學(xué)研究,并將這個(gè)反應(yīng)的原始資料交給了Schnoll。1961年,前蘇聯(lián)的生物物理學(xué)畢業(yè)生Zhabotinsky(扎鮑廷斯基)在Schnoll的指導(dǎo)下重新研究了這個(gè)反應(yīng),用丙二酸代替了檸檬酸,并且對(duì)這個(gè)反應(yīng)的機(jī)理作了一些解釋。
1969年,Prigogine(普里高津)提出耗散結(jié)構(gòu)理論,它清楚地解釋了振蕩反應(yīng)發(fā)生的原因,使B-Z反應(yīng)重新回歸研究的焦點(diǎn)。它認(rèn)為,在體系遠(yuǎn)離平衡態(tài)時(shí),即處于非平衡非線性狀態(tài)時(shí),無序均勻態(tài)并不一定穩(wěn)定。由于自身的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制,無序均勻態(tài)可以失去穩(wěn)定性,而產(chǎn)生宏觀時(shí)空有序結(jié)構(gòu),也就是耗散結(jié)構(gòu)。1971年,F(xiàn)ield、K?r?s、Noyes等人對(duì)反應(yīng)機(jī)理作了更進(jìn)一步的闡明,提出了俄勒岡模型(FKN),用以解釋B-Z反應(yīng)的很多性質(zhì)。它十分復(fù)雜,包含18個(gè)基元反應(yīng),因而只有借助近似方法才能解出此類問題。1
現(xiàn)象反應(yīng)溶液出現(xiàn)兩種顏色交替。如果溶液深度較淺,還會(huì)發(fā)生類似波的干涉的現(xiàn)象,兩種顏色的波交替擴(kuò)散。與電磁波不同,相同顏色的波接觸后會(huì)消失。1
參見俄勒岡振子方程
激發(fā)介質(zhì)
Briggs-Rauscher反應(yīng)
本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:
胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)