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hblgczy

至尊木虫 (文坛精英)

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【答案】应助回帖

sunnian(金币+2, 博学EPI+1): 谢谢 2011-09-09 09:44:34

化学震荡反应
所谓振荡反应（也称摇摆反应），是指一些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间或空间发生周期性的变化，即发生化学振荡。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。
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。例如H2O2-HIO3-Mn2+—CH2(COOH)2(丙二酸)反应体系即为一例。这个反应是1960年初期被发现的“别罗索夫－柴波廷斯基”反应，简称B－Z反应。相似的反应模式还有俄冈器、布鲁塞尔器，但要更复杂些，这些反应被称为“化学钟”。
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。
四、实验操作注意事项
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。

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有志者，事竟成，破釜沉舟，百二秦关终属楚；苦心人，天不负，卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。

2楼2011-09-09 09:00:13

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