自催化振荡反应综述
bz化学振荡反应实验报告
bz化学振荡反应实验报告实验目的：1.了解化学振荡反应的基本原理；2.熟悉化学实验室的基本操作；3.观察化学振荡反应过程，探究其变化规律。
实验原理：化学振荡反应是指反应物不断出现和消失的循环过程。
其中，自催化反应是实现化学振荡反应的典型反应。
在自催化反应中，反应产物可以促进反应进行，因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止，从而形成化学振荡反应。
实验仪器：量筒、滴定管、烧杯、试管、热水槽、移液管、计时器等。
实验步骤：1.将首先将60ml水倒入一个烧杯中，加入0.6g淀粉，在淀粉溶解的同时加入2ml硫酸稀溶液和2ml钾碘溶液。
2.将50ml的1.0mol/L的NaOH 溶液分别倒入两个不同的烧杯中。
3.在第一烧杯中加入少量硫酸混合溶液，用探棒轻轻搅拌，使其颜色变为深褐色大约30秒，然后加入几滴这种混合溶液，使其颜色变为深蓝色并开始异变。
4.将第二烧杯中的NaOH 溶液用移液管慢慢加到第一烧杯中，观察反应过程。
5.记录反应过程中出现和消失的颜色和时间。
实验结果：1.在加入混合溶液之前，淀粉水是无色透明的；2.加入混合溶液后，淀粉水变为深褐色，在加入几滴混合溶液后，变为深蓝色，并开始异变；3.当加入NaOH 溶液时，深蓝色的溶液会发生颜色变化，有时会变为黄色或橙色；4.出现这种变化的时间间隔不固定，而是在不同的实验中有所不同。
实验结论：通过本次实验，我们了解了化学振荡反应基本原理，以及如何通过实验观察，探究化学振荡反应的变化规律。
实验结果证明，化学振荡反应是反应物出现和消失的循环过程，其中自催化反应常常是实现化学振荡反应的典型反应。
在自催化反应中，反应产物可以促进反应进行，因此反应可以在产物的作用下不断进行和停止，从而形成化学振荡反应。
物理化学实验报告-BZ振荡反应
物理化学实验报告BZ 振荡反应1.实验报告（1）了解BZ 反应的基本原理。
（2）观察化学振荡现象。
（3）练习用微机处理实验数据和作图。
2. 实验原理化学振荡：反应系统中某些物理量随时间作周期性的变化。
BZ 体系是指由溴酸盐，有机物在酸性介质中，在有（或无）金属离子催化剂作用下构成的体系。
有苏联科学家Belousov 发现，后经Zhabotinski 发现而得名。
本实验以+4~ CH 2(COOH)2 ~ H 2SO 4作为反映体系。
该体系的总反应为：体系中存在着下面的反应过程。
过程A ：23过程B ：45 6Br -的再生过程：当[Br -]足够高时，主要发生过程A ，2反应是速率控制步骤。
研究表明，当达到准定态当[Br -]低时，发生过程B ，Ce +3被氧化。
4反应是速率控制步骤。
4.5反应将自催化产生HBrO 2可以看出：Br -和HbrO 2的。
当K 3 [Br -]>K4时，自催化过程不可能发生。
自催化是BZ 振荡反应中必不可少的步骤，否则该振荡不能发生。
研究表明，Br -的临界浓度为：若已知实验的初始浓度，可由上式估算[Br -]crit 。
体系中存在着两个受溴离子浓度控制的过程A 和过程B ，当[Br -]高于临界浓度[Br -]crit 时发生过程A ，当[Br -]低于[Br -]crit 时发生过程B 。
[Br -]起着开关的作用，他控制着A,B 之间的变化。
这样体系就在过程A 、过程B 间往复振荡。
在反应进行时，系统中[Br -]、[HbrO 2]、[Ce +3]、[Ce +4]都随时间作周期性的变化，实验中，可以用溴离子选择电极测定[Br -]，用铂丝电极测定[Ce +4]、[Ce +3]随时间变化的曲线。
溶液的颜色在黄色和无色之间振荡，若再加入适量的FeSO 4邻菲咯啉溶液，溶液的颜色将在蓝色和红色之间振荡。
从加入硫酸铈铵到开始振荡的时间为t诱 ，诱导期与反应速率成反比。
南京大学物化实验系列BZ振荡反应
BZ振荡反应一．实验目的及要求1. 了解Belousov-Zhabotinsli反应的基本原理。
2. 初步理解自然界中普遍存在的非平衡非线性问题。
二．教学提问1．什么是非平衡非线性原理？什么是耗散结构？2．BZ体系由那些物种构成？振荡的控制物种是什么？3．配制溶液过程中，要注意那些问题？4．温度与诱导时间的关系如何？二．实验原理1．自催化反应在给定条件下的反应体系，反应开始后逐渐形成并积累了某种产物或中间体，这些产物具有催化功能，使反应经过一段诱导期后出现大大加速的现象，这种作用称为自（动）催化作用。
其特征之一是存在着初始的诱导期。
大多数自动氧化过程都存在自催化作用。
油脂腐败，橡胶变质以及塑料制品的老化均属于包含链反应的自动氧化过程，反应开始进行很慢，但都被其所产生的自由基所加速。
2．化学振荡有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，而化学振荡反应的必要条件之一是该反应必须是自催化反应。
化学振荡现象的发生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，即△r G m 为较负的值。
（2）反应历程中应包含自催化的步骤。
（3）体系中必须能有两个准定态存在。
其净反应是A −−→E。
对这一组微分方程求解得：k2[X]－k3ln[X]+ k2[Y]+ k1[A]ln[Y]=常数这一方程的具体解可用两种方法表示，一种是用[X]和[Y]对t作图，如图1，其浓度随时间呈周期性变化；另一种是以[X]对[Y]，得反应轨迹曲线，如图2，为一封闭椭圆曲线。
反应轨迹曲线为封闭曲线，则X和Y的浓度就能沿曲线稳定地周期变化，反应变呈振荡现象。
图1 [X]和[Y]随时间的周期性变化图2 反应轨迹曲线中间产物X、Y（它们同时也是反应物）的浓度的周期性变化可解释为：反应开始时其速率可能并不快，但由于反应（1）生成了X，而X又能自催化反应（1），所以X骤增，随着X的生成，使反应（2）发生。
实验八BZ振荡反应实验报告
实验八 BZ 振荡反应一、实验目的1.了解BZ 振荡反应的基本原理；体会自催化过程是产生振荡反应的必要条件。
振荡反应的基本原理；体会自催化过程是产生振荡反应的必要条件。
2.初步理解耗散结构系统远离平衡的非线性动力学机制。
初步理解耗散结构系统远离平衡的非线性动力学机制。
3.掌握测定反应系统中电势变化的方法；了解溶液配制要求及反应物投放顺序。
掌握测定反应系统中电势变化的方法；了解溶液配制要求及反应物投放顺序。
二．仪器与试剂：仪器NDM －1电压测量仪；数据采集接口装置；采集接口装置； 计算机；反应器100ml ；SYC －15B 超级恒温水浴；磁力搅拌器；217型甘汞电极； 213型铂电极；型铂电极；药品溴酸钾（GR ）；硝酸铈铵（AR ）；丙二酸（AR ）； 浓硫酸（AR ）三、实验步骤：1.1.用用1.003mol dm -×硫酸作217型甘汞电极液接；型甘汞电极液接；2.2.按图连接好仪器，打开超级恒温水浴，将温度调节至按图连接好仪器，打开超级恒温水浴，将温度调节至30.030.0±±0.10.1℃；℃；℃；3.3.配制配制0.453mol dm -×丙二酸250ml 250ml、、0.253mol dm -×溴化钾250ml 250ml、、3.003mol dm -×硫酸250ml 250ml；在；在0.203mol dm -×硫酸介质中配制33410mol dm --´×的硫酸铈铵250ml 250ml。
4.4.在反应器中加入已配好的丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各在反应器中加入已配好的丙二酸溶液、溴酸钾溶液、硫酸溶液各15ml 15ml；；5.5.打开磁力搅拌器，调节合适速度；打开磁力搅拌器，调节合适速度；打开磁力搅拌器，调节合适速度；6.6.将精密数字电压测量仪置于分辨率为将精密数字电压测量仪置于分辨率为0.1mV 档（即电压测量仪的2V 档），且为“手动”状态，甘汞电极接负极，铂电极接正极；态，甘汞电极接负极，铂电极接正极；7.7.恒温恒温5min 后，加入硫酸铈铵溶液15ml 15ml，观察溶液颜色的变化，同时开始计时并记录相应，观察溶液颜色的变化，同时开始计时并记录相应的变化电势；的变化电势；8.8.电势变化首次到最低时，记下时间电势变化首次到最低时，记下时间t 诱；9.9.用上述方法将温度设置为用上述方法将温度设置为3030℃、℃、℃、353535℃、℃、℃、404040℃、℃、℃、454545℃、℃、℃、505050℃重复实验，并记下℃重复实验，并记下t 诱；10.10.根据根据t 诱与温度数据ln(1/ln(1/)1/t T 诱作图。
B-Z化学振荡反应
化学振荡——ＢＺ振荡反应一、背景材料在化学反应中，反应产物本身可作为反应催化剂的化学反应称为催化反应。
一般的化学反应最终都能达到平衡状态（组分浓度不随时间而改变），而在自催化反应中，有一类是发生在远离平衡态的体系中，在反应过程中的一些参数（如压力、温度、热效应等）或某些组分的浓度会随时间或空间位置作周期的变化，人们称之为“化学振荡”。
由于化学振荡反应的特点，如体系中某组分浓度的规律变化在适当条件下能显示出来时，可形成色彩丰富的时空有序现象（如空间结构、振荡、化学波……等）。
这种在开放体系中出现的有序耗散结构也证明负熵流的存在，因为在开放体系中，只有足够的负熵流才能使体系维持有序的结构。
化学振荡属于时间上的有序耗散结构。
别洛索夫（Belousov）在1958年首先报道以金属锌离子作催化剂在柠檬酸介质中被溴酸盐氧化时某中间产物浓度随时间周期性变化的化学振荡现象，扎勃丁斯基（Zhabotinski）进一步深入研究在1964年证明化学振荡体系还能呈现空间有序周期性变化现象。
为纪念他们最早期的研究成果，，将后来发现大量的可呈现化学振荡的含溴酸盐的反应体系为B-Z振荡反应。
随着研究的深入，人们发现所有的振荡反应都含有自催化反馈步骤，同时也发现了许多能发生振荡反应的体系（振荡器Dscillator）尽管如此，但化学振荡的动力学机理，特别是产生时一些有序现象的机理仍步完全清楚。
对于B-Z振荡反应，人们比较认可的FKN机理，是由Field、Koros、Noyes 等完成的。
近年来研究表明还存在着其他类型的振荡（如连续振荡、双周期振荡、多周期振荡等）化学振荡直观地展现了自然科学中普遍存在的非平衡非线性问题，故自发现以来一直得到人们的重视。
目前，随着对化学振荡研究的深入，许多化学振荡器陆续被设计出来，与此同时，对化学振荡的应用研究也已经开始。
本实验仅对含溴酸盐体系的B－Z 振荡反应进行设计性的探讨。
先通过典型的例子来了解B－Z 振荡反应的原理。
化学振荡反应
化学振荡反应在成千上万的化学反应中，有一类反应很有趣，如在丙二酸、溴酸钾、溴化钾的混合液中，加入含有Ce(Ⅲ)与H 2SO 4的混合液时，就会看到反应过程中溶液的颜色从无色变为黄色，又变为无色，再变成黄色……十分有规律地变化着，直到反应达到平衡为止，这类反应称为“化学振荡反应(Oscillating Chemical Reaction)”。
所谓化学振荡，是指在化学反应过程中，某种化学成分的浓度随时间发生周期性变化的现象。
化学振荡是十分复杂的反应，它包含了大量的化学反应物质，如反应物、生成物、中间体(intermediates)和催化剂。
在一般的化学反应进行时，反应物浓度不断降低，产物浓度不断增大，中间体浓度较低，相对地保持拟稳定状态值，即中间体的生成速度基本上等于它的消耗速度。
在振荡反应中，反应物、生成物浓度变化情况和上述情况相同，但中间体的浓度发生振荡，即它们的浓度随时间发生周期性变化。
在化学振荡发生时会有稳定性、滞后现象、激发性、非周期振荡等现象存在。
1921年，Bray首次报道了在均相溶液中化学反应的周期性现象，即H 2O 2被I 2和HIO 3催化分解的反应，但最早的均相溶液中化学振荡反应实例是由苏联化学家贝洛索夫(Belousov)在1958年提出的，另一位苏联化学家扎伯丁斯基(Zhabotinskii)进一步证明、改进了这个反应。
人们把这个化学振荡反应称为“Belousov zhabotinskii”反应，简称B Z 反应。
1958年，苏联化学家贝洛索夫在金属铈离子作催化剂的情况下做柠檬酸的溴酸氧化反应，他发现在某些条件下苛性组分（例如溴离子、铈离子）的浓度会随时间作周期变化，造成反应介质的颜色在黄色和无色之间作周期性的变换。
其后生物化学家扎伯丁斯基等人继续并改进了贝洛索夫的实验，发现另外一些有机酸（例如丙二酸）的溴酸氧化反应也能呈现出这种组分浓度和反应介质的颜色随周期变化的现象。
利用适当的催化剂，介质的颜色变化可更加明显，例如在红色和蓝色之间作周期性变换。
化学反应中的自催化反应机理
化学反应中的自催化反应机理化学反应是物质转化的过程，而自催化反应则是指在化学反应中，反应物中的某一组分同时作为催化剂和反应物参与反应，并且在反应过程中不被消耗。
自催化反应的机理一直以来备受科学家的关注，本文将会对自催化反应的机理进行探讨。
一、自催化反应的定义和特点自催化反应是指反应物中的某一组分在反应过程中起到催化剂的作用，同时作为反应物参与反应并在反应过程中不被消耗的反应。
不同于一般的催化反应，自催化反应中的催化剂和反应物是同一种化学物质，这使得自催化反应具有独特的特点。
自催化反应的特点之一是反应速率随时间的增加而增加。
这是因为自催化反应中的催化剂在反应过程中不断生成，催化剂浓度的增加导致了反应速率的增加。
除此之外，自催化反应还具有很高的选择性和效率，并且在大多数自催化反应中，催化剂的生成都是可逆的，不会造成催化剂的大量损失。
二、自催化反应的机理自催化反应的机理可以从分子层面和反应链层面进行解释。
从分子层面来看，自催化反应中的催化剂通常是由反应物分解生成的活性中间体，这些中间体能够与其他反应物发生反应，从而促进整个反应的进行。
催化剂参与反应的过程通常涉及吸附、解离、中间体生成和中间体再反应等多个步骤，这些步骤共同协同作用，促使反应的快速进行。
从反应链层面来看，自催化反应可以被看作是一个复杂的反应链过程。
在反应链中，存在着连续的反应步骤，包括反应物的吸附、反应物分子间的相互作用、中间体的生成和反应物的解离等。
这些反应步骤相互关联，通过自催化的机制，整个反应链能够得以顺利进行。
三、自催化反应的应用与意义自催化反应是化学反应领域中一个重要的研究方向，不仅因为它在化学合成中的应用潜力巨大，还因为自催化反应研究能够帮助我们理解反应机理和提高反应的效率。
在有机化学合成中，自催化反应常常被用于制备高价值化合物。
以自催化反应生成的活性中间体为基础，通过合适的反应条件和催化剂，可以高效地合成具有特殊结构和功能的化合物。
化学振荡反应实验报告
一、实验目的1. 了解Belousov-Zhabotinski（B-Z）反应的基本原理和FKN机理。
2. 观察B-Z振荡反应的化学振荡现象。
3. 学习使用铂电极和甘汞电极进行电位-时间曲线的测定。
4. 练习用微机处理实验数据并绘制曲线。
二、实验原理B-Z振荡反应是一种典型的化学振荡现象，其机理由Field、Koros和Noyes在1972年提出的FKN机理所描述。
该反应由以下三个过程组成：过程A：中间体的生成与消耗A1：2BrO3- + 2CH2(COOH)2 + 4H+ → 2Br- + 2HBrO2 + 2CO2 + 2H2OA2：HBrO2 → Br- + H2O + BrO过程B：自催化过程B1：HBrO2 → Br- + H2O + BrOB2：BrO + Ce3+ → HBrO2 + Ce4+B3：2HBrO2 → Br2O + H2O + BrO2过程C：Br-的再生C1：4Ce4+ + BrCH(COOH)2 + 6H2O → 4Ce3+ + 2Br- + 3CO2 + 12H+当反应体系中Br-的浓度足够高时，主要发生过程A，其中反应A2是速率控制步骤。
当Br-的浓度较低时，发生过程B，其中反应B2是速率控制步骤。
反应C1对化学振荡现象至关重要，因为它使得Br-得以再生，维持反应的持续进行。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：铂电极、217型甘汞电极、微电极、微机、搅拌器、烧杯、移液管、pH计等。
2. 试剂：溴酸盐、丙二酸、硫酸、硫酸铜、氯仿等。
四、实验步骤1. 配制B-Z反应溶液：将一定量的溴酸盐、丙二酸、硫酸和硫酸铜溶解于水中，搅拌均匀。
2. 将铂电极和甘汞电极插入反应溶液中，用pH计测量溶液的pH值，调节至实验所需的pH值。
3. 开启搅拌器，观察反应溶液的颜色变化，记录化学振荡现象。
4. 使用微电极测定电位-时间曲线，记录数据。
5. 关闭搅拌器，将反应溶液取出，进行数据处理和分析。
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自催化振荡反应综述
反应产物对反应速率有加快作用的反应称为自催化反应。
在自催化反应中，反应速率既受反应物浓度的影响，又受反应产物浓度的影响。
自催化作用的特点是：
1.反应开始进行得很慢(称诱导期)，随着起催化作用的产物的积累反应速度迅速加快，而后因反应物的消耗反应速度下降；
2.自催化反应必须加入微量产物才能启动；
3.自催化反应必然会有一个最大反应速率出现
最早比较成功模拟EF 振荡体系的模型FN 模型和DE 模型.其中FN 模型将BR 振荡反应分成下列三个基本反应过程:
O H I H O H IO 22222365O 252++→+++-
(A) O H H IO O H I 23224225++→++-
(B) +-++→+H I IMA MA I 2
(C) 其中MA 代表有机底物,Furrow 与Noyes 在文献中提出了一个含有 30步反应步骤的机理来解 释上述三个反应过程。
由于反应机理所包含的中 间组分及其反应步骤太多，很难用此来模拟和解释BR 振荡反应体系，故Furrow 与Noyes 通过相关化学和数学分析，最终筛选了其中的11个简单反应 步骤来模拟和分析BR 振荡体系所发生的部分实验现象。
但是该反应模型只模拟了2HIO 、2I 和-I 三个组分变量，而且个别变量的模拟结果在数值上与实验相差比较大，DE 模型由十步反应步骤组成,该模型与FN 模型基本上相同,只是DE 模型比FN 模型
少了一个有机底物烯醇化的反应步骤.此外,上述两个模型所采用的机理步骤在形式上与BZ振荡反应体系FKN机理相类似,不同的是BR 反应体系,不存在金属催化剂离子氧化卤代有机底物的反应,而是变成氧化过氧化氢的反应步骤.其后研究的BR反应模型基本上都在这两个模型的基础上改变某些反应步骤,其本质和主要的反应步骤并没有太大的改变.
有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，从而发生化学振荡，所以发生化学振荡反应的必要条件之一是该反应必须是自催化反应。
化学振荡现象的发生应具备以下几个条件：
1.反应必须是开放体系，且环境必须以一定的速度向体系提供某种物质和能量；
2.为了产生化学振荡反应，在整个反应序列中，至少有一步的产物有催化功能，对反应产生加速或者抑制的影响。
即化学过程中有反馈的存在；
3.体系中必须能有两个准稳态存在；
4.根据Pr igogine等的理论，出现时空有序的自组织的现象的前提是远离平衡态。
而化学振荡反应正是时空有序的自组织的现象。
因此反应必须远离平衡态。
L dolt发现了碘钟反应。
在碘钟反应中，例如1886年瑞士化学家an
两种或三种无色的液体被混合在一起，几秒钟后变成淀蓝色。
振荡反应主要有BZ振荡和BR振荡。
化学振荡反应主要应用于分
析检测。
用于分析检测的前提在于：化学振荡反应在一定条件下表现
出的良好的化学特性，比如一段时间内相对恒定的周期和振幅。
化学
振荡反应应用于分析检测的原理是：某些待测物质可以与振荡反应体
系中的某个组分发生反应，产生干扰，引起该组分在振荡反应体系中
的浓度变化，从而改变振荡反应的振幅、周期或者诱导期。
BZ振荡反应可以用来测定金属阳离子、无机阴离子的浓度范围。
例如，i T khonova在1978年利用BZ振荡反应来定量检测钌离子并且得
ml 的浓度范围内，钌离子的浓度与振荡周期的减少呈出在7-330ng1
线性关系。
同样，对无机阴离子，碘离子对BZ振荡反应有很强的抑
制作用，会导致振荡反应的终止。
BR振荡反应主要用于铜（Ⅱ）的
分析检测，随着铜（Ⅱ）浓度的增加，BR振荡反应的周期增长。
BZ化学振荡反应具有耗散结构的特征，是最典型的耗散结构。
BZ振荡反应主要表现为：（1）溶液中电极电势的周期化变化；(2)
溶液中颜色的周期性变化。
BZ振荡反应诱导期时间的长短取决于反
应体系中各组分浓度及反应温度。
BR振荡反应从反应形式上来看是BZ振荡反应和BL振荡反应的
综合。
在开放体系中，以硫酸作为介质，过氧化氢、丙二酸、碘酸钾、
硫酸锰和高氯酸进行反应。
BR振荡反应的范围为一个曲面，在曲面
之内，有振荡行为，曲面之外则观察不到振荡现象。