化学震荡
化学振荡
化学震荡一、目的要求1、了解、熟悉化学振荡反应的机理。
2、通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
二、基本原理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,这类反应称为化学振荡反应。
最著名的化学振荡反应是1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现,随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。
他们报道了以金属铈离子作催化剂时,柠檬酸被HBrO3氧化可发生化学振荡现象,后来又发现了一批溴酸盐的类似反应,人们把这类反应称为BZ振荡反应。
例如丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应就是一个典型的BZ振荡反应。
典型的BZ系统中,铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示。
对于以BZ反应为代表的化学振荡现象,目前被普遍认同的是Field,Körös和Noyes在1972年提出的FKN机理。
FKN机理提出反应由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→2BrO2＋H2O(4) BrO2＋Ce3+＋H+→HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO→2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-,产生能进一步反应的HBrO2,HBrO为中间产物。
过程B是一个自催化过程,在Br-消耗到一定程度后,HBrO2才按式(3)、(4)进行反应,并使反应不断加速,与此同时,Ce3+被氧化为Ce4+。
HBrO2的累积还受到式(5)的制约。
过程C为丙二酸溴化为BrCH(COOH)2与Ce4+反应生成Br-使Ce4+还原为Ce3+。
过程C对化学振荡非常重要,如果只有A和B,就是一般的自催化反应,进行一次就完成了,正是C的存在,以丙二酸的消耗为代价,重新得到Br-和Ce3+,反应得以再启动,形成周期性的振荡。
化学震荡
化学振荡反应是具有非线性动力学微分速率方程，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[1]。
1921年，伯克利加州大学的布雷(Bray，William)在用碘作催化剂使过氧化氢分解为水和氧气时，第一次发现了振荡式的化学反应。
但依据经典热力学第二定律，认为任何化学反应只能走向退化的平衡态，因而当时的化学家否定了这个发现[2]。
1952年，英国数学家图灵通过数学计算的方法，在理论上预见了化学振荡这类现象的可能性。
1958年，俄国化学家别洛索夫(Belousov) 和扎鲍廷斯基(Zhabotinskii)首次报道了以金属铈作催化剂，柠檬酸在酸性条件下被溴酸钾氧化时可呈现化学振荡现象：溶液在无色和淡黄色两种状态间进行着规则的周期振荡。
该反应即被称为Belousov- Zhabotinskii反应，简称B-Z反应[2]。
1969年，现代动力学奠基人普里戈金提出耗散结构理论，人们才清楚的认识到振荡反应产生的原因：当体系远离平衡态时，即在非平衡非线性区，无序的均匀态并不总是稳定的。
在特定的动力学条件下，无序的均匀定态可以失去稳定性，产生时空有序的状态，这种状态称之为耗散结构。
例如浓度随时间有序的变化(化学振荡)，浓度随时间和空间有序的变化(化学波)等[3]。
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，它的研究得到了迅速发展。
化学振荡是一类机理非常复杂的化学过程，Field、Koros、Noyes三位科学家经过四年的努力，于1972年提出俄勒冈（FKN）模型，用来解释并描述B-Z振荡反应的很多性质。
该模型包括20个基元反应步骤，其中三个有关的变量通过三个非线性微分方程组成的方程组联系起来，该模型如此复杂以至20世纪的数学尚不能一般地解出这类问题，只能引入各种近似方法[3]。
化学振荡反应实验条件的研究
化学振荡反应实验条件的研究
研究振荡反应实验条件
振荡反应是典型的化学反应，研究它的实验条件是现代化学研究的重要内容之一。
实现可靠的振荡反应，除了要选择正确的试剂量外，还需要恰当控制实验条件以保证反应的正确性。
首先，温度是影响振荡反应实验条件的重要因素。
一般来说，选择合适的反应温度可以有效地调节反应过程，增加反应物的转化率和反应物总量。
因此，当实验条件的温度超过反应的产物稳定温度时，其反应物可能发生反应错误，从而影响振荡反应的可靠性。
其次，pH值是另一个需要考虑的实验条件。
振荡反应的水溶液的pH值在一定的范围内，以改变反应动力学参数、优化反应条件、改善反应物的反应速率以及提高反应物转化率。
正确控制振荡反应实验的pH值也有助于有效地调节反应条件，有利于提高振荡反应的可控性。
最后，需要考虑振荡反应系统的催化剂、反应催化剂的选择和添加的量、底物和竞争性抑制剂的加入量以及搅拌温度和速度等因素，对反应的控制有着重要的作用。
综上所述，正确控制振荡反应实验条件，如温度、pH和催化剂等，是必不可少的，只有当振荡反应实验参数被严格控制，反应才能高效稳定地进行，才能确保正确而可靠地研究振荡反应。
化学物质的振荡反应
化学物质的振荡反应化学物质的振荡反应是一种引人入胜的现象，它展示了化学反应中的动态性质。
这种反应在一系列反应物和产物之间周期性地发生变化，形成了一种有序的振荡过程。
本文将介绍化学物质的振荡反应的定义、机制以及一些例子，以增进读者对这一现象的理解。
一、定义化学物质的振荡反应是指在某一固定条件下，由反应物生成产物的过程中，反应体系的某些性质会周期性地发生变化，从而产生振荡的现象。
这种振荡通常以某种物理或化学性质的变化为指示器，如颜色、浓度、温度、电位等。
二、机制化学物质的振荡反应的机制涉及多个因素，包括反应物种类、浓度、温度、催化剂、储氧等。
典型的振荡反应包括两种或更多组分的反应物，并且其中至少有一个反应物在反应过程中呈周期性地浓度变化。
这种变化通常由反应物之间的相互作用引起，可以是催化剂的活化/解活化过程、反应物之间的复杂平衡反应等。
三、例子1. 皮亚扎罗反应皮亚扎罗反应是一种经典的化学物质振荡反应。
它由亚硝酸铵和二氧化硫在酸性条件下反应而成，反应体系的pH和浓度会周期性地改变。
这一反应被广泛应用于研究化学振荡反应的机制。
2. 质子振荡反应质子振荡反应是一种以质子浓度周期性变化为指示器的振荡反应。
它通常涉及质子的转移、重新组合以及催化剂的作用。
这种反应在生物体内的许多生理过程中具有重要的作用，如呼吸过程中的氧气与氧化还原酶的相互作用等。
3. 铁氯化合物振荡反应铁氯化合物振荡反应是一种以颜色变化为指示器的振荡反应。
它由铁离子和氯离子在酸性条件下反应而成，反应体系的颜色会周期性地变化。
这种反应在教学实验中广泛应用，以帮助学生理解化学反应动力学和平衡的概念。
四、应用和研究意义化学物质的振荡反应不仅具有理论研究的价值，还具有广泛的应用前景。
例如，通过研究振荡反应可以深入了解复杂的化学动力学过程，并为化学合成提供新的思路。
此外，化学振荡反应还可应用于设计和制备新型的生物传感器、催化剂以及分子开关等。
总结化学物质的振荡反应是一种引人入胜的现象，它展示了化学反应中的动态性质。
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H2SO4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H2O2被I2和HIO3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 Z habotinskii”反应，简称BZ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。
物理化学-实验二十六：BZ化学振荡反应
实验二十六BZ化学振荡反应一、实验目的及要求1. 了解BZ振荡(Belousov－Zhabotinski) 反应的基本原理及研究化学振荡反应的方法。
2. 掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂时，丙二酸被溴酸钾氧化过程的基本原理。
3. 测定上述系统在不同温度下的诱导时间及振荡周期，计算在实验温度范围内反应的诱导活化能和振荡活化能。
二、实验原理化学振荡是一种周期性的化学现象，即反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
早在17世纪，波义耳就观察到磷放置在留有少量缝隙的带塞烧瓶中时，会发生周期性的闪亮现象。
这是由于磷与氧的反应是一支链反应，自由基累积到一定程度就发生自燃，瓶中的氧气被迅速耗尽，反应停止。
随后氧气由瓶塞缝隙扩散进入，一定时间后又发生自燃。
1921年，勃雷（Bray W C）在一次偶然的机会发现H2O2与KIO3在稀硫酸溶液中反应时，释放出O2的速率以及I2 的浓度会随时间呈现周期性的变化。
从此，这类化学现象开始被人们所注意，特别是1959年，由贝洛索夫（Belousov B P）首先观察到并随后被扎波廷斯基（Zhabotinsky A M）深入研究的反应，即丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应：3H++3BrO- 3+5CH2(COOH)2−−→−+3Ce3BrCH(COOH)2+4CO2+5H2O+2HCOOH这使人们对化学振荡发生了广泛的兴趣，并发现了一批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统，这类反应称为B-Z振荡反应。
而水溶液中KBrO3氧化丙二酸CH2(COOH)2的反应是化学振荡反应中最为著名，且研究的最为详细的一例，其催化剂为Ce4+/Ce3+或Mn3+/ Mn2+。
人们曾经对BZ反应做过多方面的探讨，并提出了不少历程来解释BZ振荡反应，其中说服力较强的是KFN历程（即Fidld.Koros及Noyes三姓的简称）。
按此历程，反应是由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→ HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→ 2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→ BrO2·＋H2O(4) BrO2·＋Ce3+＋H+→ HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→ BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO 2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-，产生能进一步反应的HBrO2，HBrO为中间产物。
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二.重要成果
B2Z反应原理：
对于铈催化 KBrO32C3H 4 O42H 2 SO4 体系的振荡 反应, 实验 发现 Ce3+ 和 Ce4+ 浓度不停的发生着周期 性变化, 溶液一会 儿呈红色( 产生过量的 Ce3+ ) , 一 会儿呈蓝色( 产生过量的 Ce4+ ) , 像钟摆一样作规则 的时间振荡( 化学振荡或化学钟) .
一．简史
1832 年, 洛森希尔德发现放在玻璃瓶内水中的 黄磷周期的放 光, 这种振荡依赖于瓶塞漏气的情况. 1896 年, 李塞根发现所谓的李塞根环( 空间振荡) . 1899 年, F. W. Ostwald 指出, 铁丝溶解在硝酸溶液 中会产生 类似神经兴奋的现象( 即所谓铁神经0) . 1903 年, 布内迪许和马依尔指出, 双氧水在金属汞 表面上的 分解反应有类似心脏跳动的现象存在. 以 上均为多相反应中 的振荡现象. 一般认为, 均相体系 不会有浓度振荡, 否则与热 力学第二定律相矛盾.
实质：
丙二酸溴氧化反应中, 某些组分的浓度会随时 间作周期变化, 还会形成规 则的同心圆形或螺旋状 的卷曲花纹波, 呈现出一幅幅红蓝相间的动力学 画面, 称为化学波. 这种自发产生时间或空间上高度有 序状态的现象就是 自组织现象. Ce3+ 和 Br- 的浓度还可能随时间作不规则非周期振荡, 称为 化学混沌, 它是一种宏观无序、微观有序的自组织现象. 宏 观解释通常基 于以反应机理为基础的宏观速率方 程 . 从微观来看, 这是亿万分子从无序自发地组织起来, 按照确定的时空变化 协同动作的结果, 使某些组分的浓度能够在特定的时空领域内步调一致 地增多或减少, 形成宏观的有序结构. 这可以说是一 种新的相干效应, Prigogine 把这种形式称为是一种生命的前躯或一种前生物的适应机制, 而 M. Eigen 却认为是在生命起源和发展中的化学进化 阶段和生物学进 化阶段之间有一个分子自组织过程 或分子自组织进化阶段 .
4.其他应用：
在化学振荡基础上发展起来的电化学振荡在理论研究和实践 中应用更加广泛, 如仿生学、临床医学、食品检测、环境保 护等.
四.展望
随着对化学振荡反应的深入研究, 其应用领域 愈来愈广 . 例如, ( 1) 超痕量、超灵敏干扰物质的 研究. 除蔡汝秀等对超痕量 H 2 O2 的干扰研究外, 此 方面的报道很少. 对于浓度低于 10- 10 mol/ dm3 的 干扰 物质, 研究它们对振荡反应的影响及其作用机 理, 将有助于揭示生命运动 的规律; （2) 药物对振荡 反应体系的影响研究. 由于化学振荡与生物振荡的 相似 性, 人们认识到生命现象和非生命现象之间遵 循某些相同的规律. 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; （3) 寻找灵敏度 高、选择性好的振荡反应体系. 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. 可以预见, 化学振荡在食品检测与控制、环境保护、生 物信息传递、生 物神经活动过程等领域都会有广阔 的发展前景.
1910 年, 洛特卡提出了只包含一步自催化反应 的振荡反应序 列模型: ( A) y A, A+ X y 2X, X y P,这是一个阻尼振荡反应. 反 应中, 物质( A) 以恒定速 率进入反应体系而以 A 表示; A 以自 催化反应的方 式转变为 X; X 以一级反应的形式消失. 1920 年, 他 又提出包含两步自催化反应的振荡反应序列模型: A+ X y 2X , X+ Y y 2Y, Y+ By E+ B; 在反应中, A自催化反应转 化为 X, X 又自催化转化为 Y, 最后 Y 以一级反应的形式消失. 洛特卡的振荡反应模型统 治着振荡反应理论领域近 50 年. 从 20 世纪 20 年代至 60 年代初期, 在洛特卡理 论的基础上 向前探索, 发现了大量新的振荡反应. 例 如, 1921 年, 布雷发 现在碘酸2碘水催化双氧水分解 反应中氧的生成速率和溶液 中的碘的浓度都呈周期变化. 不过, 这些开放系统中的现象由 于无法用熵增 原理来解释, 未能引起化学家们的足够重视. 振 荡反 应的现代研究处于大发展的前夜.
1964 年, 高希和钱斯首先发现酵母细胞的悬浮 液在某些条件 下会产生 NADA 浓度的阻尼振荡, 紧 接着在酵母细胞的提取 液中观察到浓度振荡, 而且 在适当的条件下会发生无阻尼振 荡. 这一发现使人 们对于化学振荡反应的研究兴趣剧增, 从此 开始了 振荡反应研究的大发展期. 此后又发现, 在细胞内的 许多化合物或离子浓度发生着周期变化. 可以说, 生化振荡现 象的研究极大地推动了化学振荡反应的研究 .
研究最多的生物振荡主要有糖酵解以及 cAMP ( 环腺苷酸) 控制系统中的胞内钙循环振荡. 根据生 物膜或人工膜对某些 分子( 乙醇、糖类、胺等) 具有独 特的电位振荡特征来模拟 味觉、嗅觉的生物过程, 作 为识别分子的信号来模仿味觉和 嗅觉器官, 其中味 觉传感器的研究在模拟生物膜模型、离子 在生物膜 中转移机理等仿生学研究领域具有重要意义.
研究表明, 上述体系远离平衡态, 依靠 Br- 、BrO-3，竞相与H BrO2 反应, 通过其中发生的 A 和 B两个过程来完成. 其中A 过程是消耗 Br- , 当[ Br- ]下降到某临界值( 5 @10- 6 @[ BrO-3 ] ) , 会导致 A 过程变为 B 过程, 在 B 过程中, Ce( Ô ) 又会使 Br- 再 生, 当[ Br- ] 增加到某临界值后, 体系 又重新回到 A 过程. 哪一种过程占优势, 取决于体系中的[ Br]. 被消耗的可由 BrO氧化 Ce ( Ô ) 的还原产物Ce( Ó ) 重新生 成, 整个体系便在两个过程间振荡, 表现为 Ce( Ô ) 和[ Br- ] 不停的发生变化. 振荡反应 直到 BrO-3 耗尽为止. 反应如下:
（2）、体系必须远离平衡态 体系处于平衡而未 受 干扰 ( 如物质、能量、信息交换 ) , 它永远不会 离 开平衡态.
因为这时实际浓度与平衡浓度之差为零, 反应推动力为零, 反应达到极限, 熵值已增至极大, 无序度也增至极大. 因此, 系统处于平衡态或近平衡 态时, 由于自发过程总是使系统 的熵增加, 而熵是系 统无序度的一种量度, 所以系统不可能 产生化学振 荡出现有序的耗散结构. 远离平衡时, 体系具有 足够 的反应推动力, 非平衡态才有可能失去稳定性, 从无 序 自发地转化为有序, 形成耗散结构. Prigogine 指 出, 非平衡 是有序之源, 它指明了从无序向有序转化 的重要途径和条 件.
三.化学振荡反应的应用
1.在分析化学中的应用
2.在生命科学中的应用 3. 在生物学中的应用 4. 其他应用
1. 在分析化学中： 当体系中存在着浓度振荡频率与催化剂浓度之 间存在依赖关 系时, 或当某些微量或痕量化学物质 影响化学振荡反应的振 幅、频率、诱导期等, 其浓度 与振荡曲线的某一参数的改变 量之间存在依赖关系 时, 就可测定这些微量或痕量物质的浓 度. 目前, 化 学振荡反应在分析测试中的应用主要是集中在 两个 振荡体系中, 即 B2Z 振荡和铜体系 ( 由 Orban, Epstein 等人建立) 振荡反应.
（4）体系必须有某些非线性动力学过程
开放体系、远离平衡态是形成有序结构的外部条件, 但系 统内部还必须 具有非线性的反馈机制: ( 1) 自催化式 的反应; ( 2) 反应产物活化反应系 列在自身前面出现 的化合物; ( 3) 反应产物钝化反应系列中出现的抑制 剂 . 这是一种自我复制、自我放大的变化机制. 如 激光中的受激辐射, 生 物体系中的繁殖, 化学反应中 自催化或交叉催化等都存在适当的非线性 反馈步 骤, 包含着大量粒子协同动作的相干状态, 在自然界 中发挥着重要 作用. 其中一种理想化的自催化反应 A+ nX y ( n+ 1) X, 随着反应的进行, 就会有更多的 X 生成, 由于 X 参与反应本身, 它的增加会导致反 应速度 迅速上升, 产生更多的 X, 如此循环, 最终可 导致失稳现象. 在无序状态失 稳和导致有序状态产生过程中, 涨落 ( fluctuation) 起着重要的作用. 对于 任何一个宏观系统, 涨落总是存在的.
提出条件：
Prigogine 在经历了近 20 年的深入探索以后, 于 1969 年提 出了耗散结构理论. 该理论为自然界 以至人类社会中出现的 大量自组织现象的研究提供了坚实的理论基础, 很快受到科 学界的重视. 他指出, 一个开放体系( 不管是物理学、化学还 是生物学系统) 在到达平衡态的 非线性区域时, 一旦体系的 某个参量达到一定阈值后, 通过涨落就可以使体系发生突变, 从无序走向有 序, 产生化学振荡一类的自组织现象. 他提出了 产生有序结构和化学振荡的四个必要条件.
（1）、体系必须开放 体系要产生和获得持续的 振 荡、形成和维持有序, 必须是开放的.
根据热力学第二定律 , 一个孤立、封闭体系的 熵总是增加的, 即体系 总是趋向于无序, 最终达到热 平衡状态. 只有一个开放体系, 才有可 能同外界 交换物质、能量与信息形成有序结构. 即从外界向体 系输 入一个足够强的负熵流 ( deS < 0 , 即加入反应物等使体系的自由能 或有效能不断增加而达到 ) , 以不断地提高体系的有序度, 它是消耗 外界有效物质与能量的过程; 同时, 从体系向外界输出正熵流 ( diS > 0, 即排出生成物等使体系的无效能不断减少而达到) , 以不断地减少 体系的无序度, 它是发散体 系无效物质与能量的过程. 从而使体系的 总熵量增 长为零或负值 ( dS 0 ) . 这样的一耗一散, 就有可 能在远 离平衡的条件下呈现不稳定性, 从而自发发 展到某种时空有序状态, Prigogine 把这种状态称为 耗散结构, 因为在同样的外界条 件下, 体系必须能在两个不同的稳定状态下存在.
所谓系统处于稳定状态, 是指所有外部参数都达到恒 定值, 并且在参 数发生微小变化( 例如滴入一滴酸 ) 后仍能恢复原状而不转变成一个 新的状态. 双稳化 学系统的显著特点是: 当外部条件 ( 或参数 ) 改变 时, 可能出现奇异的滞后现象, 体系可以存在于临界 点 A 和 B 之间的 任何状态. 理论分析和计算表明, 在双稳化学体系中, 加入能产生滞后 的化学试剂, 如 在碘酸盐2亚砷酸盐体系中, 加入亚氯酸盐就可能诱 发 振荡. M. 器、亚氯酸盐振荡器.