化学振荡包含哪些

⑴ 什么是反复不定的“化学振荡”

一支试管内溶液的颜色一会儿变红，一会儿又变蓝，呈现出有规律的节奏和漂亮的颜色，煞是迷人。这种现象叫“化学振荡”。提起振荡，人们并不陌生，如钟摆的往复摆动，弹簧的自由伸缩，心脏的收缩和舒张，电路中的电流或电压在最大值和最小值之间重复变化的过程等都是振荡。说起化学振荡，其实，也是一种随时间周期性重要变化的过程，只是这一过程发生在化学反应中。

最初发现化学振荡现象是在1873年。德国化学家李伯曼曾经做过一个有趣的“汞心脏”实验。当时，李伯曼把水银放在玻璃杯的中央，再把重铬酸钾和硫酸的混合溶液慢慢地注入杯中，然后将一个铁钉放在紧靠水银附近的溶液中。他惊奇地发现，水银珠就像心脏似的跳动了起来。他认为，这是由于化学反应使得水银的体积发生了周期性变化造成的。此后，化学家们还发现了许多别的化学振荡现象。

化学振荡究竟是怎么一回事呢?这种现象一出现，就有人对它进行了研究。

1910年，洛特卡提出了一个以质量作用定律为基础的振荡反应数学模型；到了1931年，沃尔特拉在洛特卡模型的基础上，又提出了一个更完善的模型，这个模型就以他俩的名字来命名，称为洛特卡—沃尔特拉模型。虽然这一模型为化学界所普遍接受，但它并不是尽善尽美的。

尽管化学家对化学振荡现象还不甚了解，生物学家对化学振荡却如获至宝，企图用它解开“生物钟”的奥秘。不论在植物体、动物体还是人体内，都存在着一些周期性的现象。例如植物的花开花落、春华秋实；动物的冬眠夏徙、昼出夜归；人类的一日三餐、早起晚寝。这些现象的周期虽然不很精确，却是客观存在的。即使在消除了外部节律的人造环境中，这些“生物钟”现象依然我行我素。于是，生物学家便关注起了生物体的内部节律：生物体内是不是存在着某种周期性的化学反应?是不是由于化学振荡现象在其中“捣鬼”?果真如此，事情也未必会水落石出。因为任何化学反应都将受到外部环境因素的影响。如温度、光照等等，而“生物钟”却不是这样。化学振荡和“生物钟”究竟有何瓜葛?要解答这个问题，首先必须搞清楚化学振荡的本质，对此，化学家们正在做积极地探索。比利时着名科学家普利高津教授曾断言：化学振荡现象只能在化学耗散过程才可能出现。这为解开化学振荡之谜开辟了一条新的途径。现在许多科学家正在努力探索，企图解开“化学震荡”之谜。

⑵ 化学振荡的历史发展

化学振荡反应最早是由美国科学家W.C.Bray在1921年用H2O2、IO3和CH2(COOH)2(以H2SO4为介质，MnSO4为催化剂)进行反应时发现的。但由于当时人们无法解释其产生的原因，所以并未引起人们的重视，这就使得化学振荡反应的研究，在很长时间被人们所冷落。1873年李普曼(G．I ippman)报道了汞心实验是一种周期现象。此后，就有很多科学家发现了不少的振荡现象，其中 1958年前苏联科学家伯诺索夫的发现，在化学振荡的实验研究中是一个转折点。他在对溴酸钾、硫酸铈和柠檬酸的稀硫酸溶液的封闭体系研究中观察到浓度振荡现象。20世纪60年代，普利高津(I．Prigogine)领导下的布鲁塞尔学派在非线性非平衡态热力学研究中取得重大突破，提出了着名的耗散结构理论。该理论指出：某些远离平衡态的系统，通过耗散能量和物质，有可能达到一种时间或空间有序的状态，他们称这种状态为耗散结构。这样就从热力学上证明了化学振荡反应的发生是可能的。耗散结构理论的建立为振荡反应提供了理论基础，从此振荡反应赢得了重视，研究迅速发展。同时，Prigogine等人还给出了产生振荡的条件：(1)远离平衡态；(2)有反馈存在；(3)有多复位态存在；(4)开放系统。
近二三十年来，对化学振荡的研究则更多，研究内容包含了有关化学振荡的许多问题如化学振荡反应的热力学因素，动力学因素，用数学方法和程序软件来研究化学振荡反应，以及如何进行反馈和寻找新的振荡器等，并且不断在寻找研究化学振荡的新方法。
有些化学反应体系(如B-Z反应体系)在某些确定的外部条件下并不发展到不随时间变化的定态或平衡态，而是发展到其状态量(如某些中间物组分的浓度)随时间周期变化的状态。化学反应体系中某些状态量随时间周期变化的状态称为化学振荡，有时也称为化学钟。

⑶ 振荡反应的实例

先配制[I]、[II]、[III]三种溶液：
[I]——400mL 30%H2O2溶液加水稀释至1L；
[II]——(42.8gKIO3 + 40mL 2mol·L-1H2SO4)加水稀释至1L；
[III]——(15.6g丙二酸 + 3.38gMnSO4·H2O + 0.3g淀粉)加水稀释至1L。
把[I]、[II]、[III]溶液在搅拌下等体积混合，溶液颜色呈现“无色→蓝黑色→无色→蓝黑色→……”的周期性变化，亦即反应体系在两种情况之间震荡。如果能不断加入反应物和不断排出产物（即保持体系远离平衡态），其震荡将持续下去，反之震荡周期将逐渐变长，直至溶液维持蓝黑色。此化学震荡的主要反应为：
5H2O2 + 2HIO3 I2 + 5O2↑+ 6H2O
I2的形成积集到一定浓度会使淀粉变蓝，而过量的H2O2又会氧化I2：
5H2O2 + I2 —→ 2HIO3 + 4H2O
使淀粉溶液褪色。HIO3的形成积集到一定浓度又引发与H2O2新一轮反应的发生。所以净反应为：
2H2O2 —→ O2↑+ 2H2O
其间丙二酸的作用是可与I2反应产生少量I—：
I2 + CH2(COOH)2 —→ ICH(COOH)2 + H+ + I-
I2 + ICH(COOH)2 —→ I2C(COOH)2 + H+ + I-
I—对H2O2与HIO3的反应有阻化作用，过量的I—则被IO3—氧化：
5I- + IO3- + 6H+ —→ 3I2 + 3H2O
另外，一些振荡反应还在反应容器中不同部位出现溶液浓度不均匀的空间有序结构，展现出同心圆形或旋转螺旋状的卷曲花纹波。无序怎么会自发走向有序？1969年比利时化学家Prigogine经过近20年的研究，提出了耗散结构理论，全面、深入地揭示了化学震荡现象的本质。
操作注意事项 ：
摇摆反应中使用量筒移取三个溶液时，尽量使体积相同，并同时加入，否则将导致部分现象不明显或变化太快。

⑷ 什么是化学振荡反应产生振荡反应的条件

化学震荡是在某些反应体系中，有些组分的浓度会忽高忽低，呈现周期性变化的现象。也称摇摆反应。
若维持化学振荡的进行，必须不断补充反应物，否则的话，反应的振荡即将停振荡现象的发生必须满足以下条件：
（a）反应必须是敞开体系且远离平衡态；
（b）反应历程中应包含自催化的步骤；
（c）体系必须能有两个稳态存在，即具有双稳定性。在生物化学中也存在振荡现象，如动物心脏的有节律的跳动，在新陈代谢过程中占重要地位的糖酵解反应中，许多中间化合物和酶的浓度也是随时间而周期性的变化。
所谓生物钟也是一种振荡现象，实际上生态平衡离不开振荡现象

⑸ 化学振荡的概念

化学振荡是指有些自催化反应有可能使反应体系中某些物种的浓度随时间或空间发生周期性的变化。
这种周期性变化是发生在非平衡态时的现象。

⑹ 化学振荡反应的原理有哪几种

化学反应基本原理 2.1.化学反应的方向和吉布斯函数变 2.1.1 影响反应方向的因素 ...定压下一般反应自发性的几种情况ΔH ΔS ΔG=ΔH-TΔS 反应的自发性-+-自发..振荡反应中的一种或几种关键物质的化合物时，可以观察到振荡体系的各种异常行为，如振荡停止，在一定化学振荡是一种周期性的化学现象。早在波义尔（Boyle）就观察到磷放置在一瓶口松松塞住的烧瓶中时，会发生周期性的闪亮现象。1921年，勃雷（W.C.Bray）在一次偶然的机会发现H.2O2与KIO3在硫酸稀溶液中反应时，释放出O2的速率以及I2的浓度会随时间周期变化。直到1959年，贝洛索夫首先观察到并随后为恰鲍廷斯基深入研究，丙二酸在溶有硫酸 的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应，随后人们发现了一大批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统。人们统称这类反应为B-Z反应。 由实验测得的B-Z系统典型 离子和溴离子浓度的振荡曲线

⑺ 化学振荡的必要条件

发生化学振荡现象必须满足如下几个条件：
（1）反应必须是敞开体系且远离平衡态；
（2）反应历程中应包含自催化的步骤；
（3）体系必须存在两个或两个以上的稳定状态。

⑻ 什么是化学振荡现象

英文名
chemical oscillation；chemical clock
编辑本段概念
化学振荡是指有些自催化反应有可能使反应体系中某些物种的浓度随时间或空间发生周期性的变化。 这种周期性变化是发生在非平衡态时的现象。
编辑本段必要条件
发生化学振荡现象必须满足如下几个条件： （1）反应必须是敞开体系且远离平衡态； （2）反应历程中应包含自催化的步骤； （3）体系必须存在两个或两个以上的稳定状态。
编辑本段用途
广泛存在于化学、物理学、生物学等领域中，因此化学振荡反应的研究是一个多学课交叉点的前沿课题，其研究对解决矿物勘探、大气动力学、化学过程分析等重要理论和实际问题都有可能产生重大的影响。目前，在药物分析、生命科学等许多领域都有广泛的研究和应用，并已取得了重要的进展

⑼ 化学摇摆反应现象，原理，解释

一般的化学反应，反应物和产物的浓度单调地发生变化，最终达到不随时间变化的平衡状态。然而在某些反应体系中，有些组分的浓度会忽高忽低，呈现周期性变化，这种现象称为化学震荡。若维持化学振荡的进行，必须不断补充反应物，否则的话，反应的振荡即将停止。

振荡现象的发生：反应必须是敞开体系且远离平衡态；反应历程中应包含自催化的步骤；体系必须能有两个稳态存在，即具有双稳定性。在生物化学中也存在振荡现象，如动物心脏的有节律的跳动，新陈代谢过程中的糖酵解反应中，许多中间化合物和酶的浓度也是随时间而周期性的变化。

(9)化学振荡包含哪些扩展阅读

反应振荡器的设计和机理研究：寻找灵敏度高、选择性好的反应体系. 研究这些振荡反应机理可为非线性科学的建立、发展起推动作用。振荡反应的耦合： 振荡反应的耦合对人们揭示生物体系的复杂性具有重大的意义。

药物对振荡反应体系的影响研究：通过研究药物对化学振荡反应产生的干扰、对生命系统的周期性现象更深刻的认识,可为医学的发展提供重要信息。测定、研究B-Z化学振荡反应可采用离子选择性电极法、分光光度法和电化学等方法。