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bz振荡反应实验报告 B-Z振荡反应条件探究摘要: 本次实验为探究B-Z振荡反应的各反应条件,反应主体为:溴酸钾-丙二酸-硫酸铈铵-硫酸体系,主要研究了反应物加入顺序、反应温度、反应物浓度以及一些离子的加入对该B-Z振荡反应体系的影响。以溶液的电极电位为考察点,探究因素包括B-Z振荡反应的诱导时间,振荡周期和振荡反应发生的条件等。最后探究了B-Z振荡反应的反应机理。关键词:B-Z振荡反应诱导时间振荡周期化学振荡 FactorsinfluencingtheB-Zoscillationreaction PBcuichangsong (Theuniversityofscienceandtechnologyofchina,Hefei,) Abstracts: Inthisexperiment,westudythefactorswhichinfluencethestarting,,,,changethereactiontemperaturefrom25℃to45℃.Andthird,,westudytheinfluenceofotherreductions,suchas,Propionate,inateandGlucose. Keywords:B-Zoscillationreactioninductiontimeoscillationcycle ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ前言: 化学振荡反应是具有非线性动力学微分速率方程的一类反应,是在开放体系中进行的远离平衡的一类反应。体系与外界环境交换物质和能量的同时,通过采用适当的有序结构状态耗散环境传来的物质和能量。这类反应与通常的化学反应不同,它并非总是趋向于平衡态的。其中B-Z反应,也称BZ反应、B-Z振荡反应,是一类著名的化学振荡反应,也是非平衡热力学的经典例子。最常见的反应是铈作催化剂时,丙二酸在稀硫酸水溶液中被溴酸盐氧化的反应: 这个反应首先在20世纪50年代由前苏联Belousov在研究三羧酸循环时发现,最初的催化剂是Ce4+/Ce3+,还原剂是柠檬酸。反应液在无色和黄色两种状态之间发生周期性的振荡,振荡频率随温度升高而增加。这一时期普遍认为化学振荡反应是不可能发生的,别洛索夫的这一结果也自然不受重视,两次投稿都以“无法解释机理”及“不可能”的原因而被退了回来, 最后只得发表在一个不知名的期刊上,使得别洛索夫本人的信心大大受挫。生物化学家Schnoll曾劝别洛索夫继续他的研究,但劝说并不奏效,别洛索夫还是执意宣布从此淡出科学研究,并将这个反应的原始资料给了Schnoll手中。1961年,前苏联的生物物理学毕业生Zhabotinsky,在Schnoll的指导下,重新研究了这个反应,用丙二酸代替了柠檬酸,并且对这个反应的机理作了一些解释。 1969年,Prigogine提出耗散结构理论,它清楚地解释了振荡反应发生的原因,使B-Z反应重新回归研究的焦点。它认为,在体系远离平衡态时,即处于非平衡非线性状态时,无序均匀态并不一定稳定。由于自身的非线性动力学机制,无序均匀态可以失去稳定性,而产生宏观时空有序结构,也就是耗散结构。1971年,Field、K?r?s、Noyes等人对反应机理作了更进一步的阐明,提出了俄勒冈模型,用以解释B-Z反应的很多性质。它包含18个基元反应,十分复杂以至于只有借助近似方法,才能解出此类问题。FKN机理如下所示: 由上述可见,产生化学振荡需满足三个条件:。化学振荡只有在远离平衡态,具有很大的不可逆程度时才能发生。在封闭体系中振荡是衰减的,在敞开体系中,可以长期持续振荡。。产物之所以能加速反应,因为是自催化反应,如过程A中的产物HBrO2同时又是反应物。 ,即具有双稳定性。化学振荡体系的振荡现象可以通过多种方法观察到,如观察溶液颜色的变化,测定吸光度随时间的变化,测定电势随时间的变化等。实验部分: : 仪器:JB-1B型磁力搅拌器上海雷磁新泾仪器有限公司; NXX双通道色谱工作站浙江大学智能信息工程研究所;HS-4精密恒温浴槽成都仪器厂试剂:丙二酸;溴酸钾; 3M浓硫酸;4×10-3M硫酸铈铵;苹果酸;乙二酸;丁二酸;丙酸;