❶ BZ振荡化学反应会永远进行下去吗
不会的,当一种反应物消耗完的时候,就停止反应了。
❷ 我们要做个实验名为BZ振荡反应,不知道怎么做实验报告
BZ振荡反应 1 实验目的 1) 了解BZ(Belousov-Zhabotinski)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 所谓化学振荡,就是反应系统中某些物理量(如某组分的浓度)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。它是由苏联科学家Belousov发现,后经Zhabotinski发现而得名。 R.J.Fiela、E.Koros、R.Noyes等人通过实验对BZ振荡反应作出了解释,称为FKN机理。下面以BrO ~ Ce+4 ~ CH2(COOH)2 ~ H2SO4体系为例加以说明。该体系的总反应为 (C21.A) 体系中存在着下面的反应过程。 过程A: (C21.B) (C21.C) 过程B: (C21.D) (C21.E) (C21.F) Br- 的再生过程: (C21.G) 当[Br-]足够高时,主要发生过程A,其中反应C21.B是速率控制步骤,研究表明,当达到准定态时,有。 当[Br-]低时,发生过程B,Ce+3被氧化。反应C21.D是速度控制步骤,反应经C21.D、C21.E将自催化产生HbrO2,达到准定态时,有。 由反应C21.C和C21.D可以看出:Br- 和BrO 是竞争HbrO2的。当K3 [Br- ]>K4[BrO ]时,自催化过程C21.D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: (C21.1) 若已知实验的初始浓度[BrO ],可由式C21.1估算[Br- ]crit。 通过反应C21.G实现Br- 的再生。 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。也就是说[Br- ]起着开关作用,它控制着从过程A到过程B,再由过程B到过程A的转变。在过程A,由于化学反应,[Br- ]降低,当[Br-]到达[Br- ]crit时,过程B发生。在过程B中,Br- 再生, [Br- ]增加,当[Br- ]达到[Br- ]crit时,过程A发生,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- ]、[HbrO2]、[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FeSO4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,即 ,并得到 (C21.2) 作图~ ,根据斜率求出表观活化能 。
❸ 请问怎么用混沌理论解释图灵斑纹和别洛乌索夫的BZ反应
从物理学家的角度来看这是一个非线性化学系统的维护和宣传脉冲振荡(化学波)由3个不同的反应化学振荡反应组成,通常情况下,化学反应体系的反应物浓度随反应时间呈单调变化,直至一个平衡状态。但是,在某些反应体系中某些反应物的浓度随时间呈周期性变化,这一现象称为化学振荡。发生化学振荡的体系必须是远离平衡态的体系,并且反应过程中含有自催化步骤,体系同时具有双稳定态,所以体系可以在两个稳定态之间来回振荡。各个不同的反应会产生不同的颜色,因此可以形成红蓝交替的波。例如把BZ混合物放到卤化银薄胶层上,由于卤化物可以起到化学阻滞剂的作用,胶层可以延缓波的传播速度。这样,BZ反应就不会形成完整的圆形波,只是形成了小段的圆弧,并且沿直线进行传播,这之称为BZ弹。BZ弹更多地表现出准粒子的特性,而不是波的特性,其表现与撞球相似。实验中,安德鲁发现,两个BZ弹在特定的角度相撞时,只在特定的方向产生唯一的输出。如果仅有一个输入,则在该方向没有输出。
❹ bz振荡反应实验中记录的电势是什么意思,与能斯特方程中的电位有何不同
咨询记录 · 回答于2021-12-21
❺ BZ振荡反应实验中直接测量的是什么量 本实验中直接测量的是什么量目的是什么
诱导期和振荡周期
❻ 震荡反应中丙二酸可否用草酸代替
不可以,丙二酸用来发生溴代或碘代从而储存溴或者碘,发生溴代的是亚甲基碳上的氢,草酸没有这个氢,显然不行。还是建议用丙二酸,文献上都是用的丙二酸。
我有一点资料,可以上网搜Belousov-Zhabotinsky反应,以及
实验二十五 BZ化学振荡反应
【目的要求】
1 了解Belousov-Zhabotinsky反应(简称BZ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,丙二酸被溴酸氧化体系的基本原理。
3. 了解化学振荡反应的电势测定方法。
【实验原理】
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B-Z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B-Z振荡反应。
1972年,Fiel,Koros,Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究,提出了FKN机理,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为丙二酸被溴化为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。
该体系的总反应为:
2H++2BrO- 3+3CH2(COOH)2 2BrCH(COOH)2+3CO2+4H2O
振荡的控制离子是Br-。
由上述可见,产生化学振荡需满足三个条件:
1. 反应必须远离平衡态。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。
2. 反应历程中应包含有自催化的步骤。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。
3. 体系必须有两个稳态存在,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。
本实验通过测定离子选择性电极上的电势(U)随时间(t)变化的U-t曲线来观察B-Z反应的振荡现象(见图2-25-1),同时测定不同温度对振荡反应的影响。根据U-t曲线,得到诱导期(t诱)和振荡周期(t1振,t2振,…)。
按照文献的方法,依据 及 公式,计算出表观活化能E诱,E振。
图2-25-1 U-t图
【仪器试剂】
超级恒温槽1台;磁力搅拌器1台;记录仪1台;或计算机采集系统一套;恒温反应器(50mL,1只)。
丙二酸(A.R.);溴酸钾(G.R.);硫酸铈铵(A.R.);浓硫酸(A.R.)。
【实验步骤】
1. 配制溶液
配制0.45 mol•dm-3丙二酸溶液100mL,0.25 mol•dm-3溴酸钾溶液100mL,3.00 mol•dm-3硫酸溶液100mL,4×10-3 mol•dm-3的硫酸铈铵溶液100mL。
2. 按图2-25-2连接好仪器,打开超级恒温槽,将温度调节到(25.0℃±0.1)℃。
3. 在恒温反应器中加入已配好的丙二酸溶液10mL,溴酸钾溶液10mL,硫酸溶液10mL,恒温10min后加入硫酸铈铵溶液
图2-25-2 实验装置
10mL,观察溶液的颜色变化,同时记录相应的电势-时间曲线。
4. 用上述方法改变温度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃,重复上述实验。
【注意事项】
实验所用试剂均需用不含Cl-的去离子水配制,而且参比电极不能直接使用甘汞电极。若用217型甘汞电极时要用1 mol•dm-3H2SO4作液接,可用硫酸亚汞参比电极,也可使用双盐桥甘汞电极,外面夹套中充饱和KNO3溶液,这是因为其中所含Cl-会抑制振荡的发生和持续。
配制4×10-3 mol•dm-3的硫酸铈铵溶液时,一定要在0.20 mol•dm-3硫酸介质中配制,防止发生水解呈混浊。
实验中溴酸钾试剂纯度要求高,所使用的反应容器一定要冲洗干净,磁力搅拌器中转子位置及速度都必须加以控制。
【数据处理】
1. 从U-t曲线中得到诱导期和第一、二振荡周期。
2. 根据t诱、t1振、t2振与T的数据,作ln(1/t诱) -1/T和ln(1/t1振) -1/T图,由直线的斜率求出表观活化能E诱、E振。
思 考 题
影响诱导期和振荡周期的主要因素有哪些。
【讨论】
1. 本实验是在一个封闭体系中进行的,所以振荡波逐渐衰减。若把实验放在敞开体系中进行,则振荡波可以持续不断的进行,并且周期和振幅保持不变。
本实验也可以通过替换体系中的成分来实现,如将丙二酸换成焦性没食子酸,各种氨基酸等有机酸,如将用碘酸盐,氯酸盐等替换溴酸盐,又如用锰离子,亚铁菲绕啉离子或铬离子代换铈离子等来进行实验都可以发生振荡现象,但振荡波形,诱导期,振荡周期,振幅等都会发生变化。
2. 振荡体系有许多类型,除化学振荡还有液膜振荡、生物振荡、萃取振荡等。表面活性剂在穿越油水界面自发扩散时,经常伴随有液膜(界面)物理性质的周期变化,这种周期变化称为液膜振荡。另外在溶剂萃取体系中也发现了振荡现象。生物振荡现象在生物中很常见,如在新陈代谢过程中占重要地位的酶降解反应中,许多中间化合物和酶的浓度是随时间周期性变化的。生物振荡也包括微生物振荡。
❼ 什么是B-Z反应,和化学震荡有什么关系,与我们的生命形成又有什么关系呢
答:
贝洛索夫-恰鲍廷斯基反应(BZ反应), 它是由3个不同的反应组成的化学振荡反应。
化学计算机有个十分复杂而又特别迷人之处,称之为贝洛索夫-恰鲍廷斯基反应(BZ反应),它是由3个不同的反应组成的化学振荡反应。每个反应都有不同的分子和离子,当加入特定的化学成分后,首先触发第一个反应,所产生的生成物可以触发第二个反应,随后第二个反应的生成物又可以触发第三个反应,第三反应的生成物再触发第一个反应,由此循环往复。更为迷人的是,各个不同的反应会产生不同的颜色,因此可以形成红蓝交替的波。
BZ反应之所以重要,在于利用它可以解决一些数学难题,尤其是一些现在的计算机难以解决的问题。比如,迷宫最短路径问题。用传统的计算机解这一问题必须要穷尽所有的路径,然后再进行比较,这需要耗费大量的时间。而利用BZ反应则不同。由于波在传播和扩散时,总是走最短的路径。只要利用照相机,记录下波的运动轨迹,就可以解决这一难题。
上个世纪90年代中安德鲁意识到,BZ反应有更重要的应用,那就是可以用于化学处理器。为此,他组织起一个专门的班子,并开发了两个化学处理器的概念模型。一个模型可以模仿人类的手臂与大脑的反馈活动。另一个由两个BZ反应组成,可以在一个布满家具的房间内自动移动到目的地。虽然这两个概念模型表现还不错,安德鲁却意识到,如果要让化学处理器处理更为复杂的运算过程,必须要有逻辑门。
美国波士顿大学的一项理论研究引起了安德鲁的注意。该研究认为,可以模仿斯诺克撞球,制造一种形式简单的处理器。也就是说,每个球可以代表1或0,球的碰撞过程就是计算过程,球如何相撞,相撞后弹出的方向,可以精确地表现为逻辑过程。换句话说,碰撞结果可以成为逻辑门的等价物。这样,安德鲁的任务就变成如何让BZ波进行碰撞。
去年,安德鲁的研究取得重大突破。他把BZ混合物放到卤化银薄胶层上,由于卤化物可以起到化学阻滞剂的作用,胶层可以延缓波的传播速度。这样,BZ反应就不会形成完整的圆形波,只是形成了小段的圆弧,并且沿直线进行传播,安德鲁将之称为BZ弹。BZ弹更多地表现出准粒子的特性,而不是波的特性,其表现与撞球相似。实验中,安德鲁发现,两个BZ弹在特定的角度相撞时,只在特定的方向产生唯一的输出。如果仅有一个输入,则在该方向没有输出。这样安德鲁就研究出了逻辑与。此后,他又相继研究出逻辑或、逻辑非以及逻辑互斥,这就为安德鲁的化学处理器奠定了坚实的基础。
安德鲁的化学处理器虽然还处于初级阶段,但他已把目光转向了并行化学处理器。对于化学处理器能否成功,人们还处于未知阶段,但科学家相信,如果人类能够具备控制纳米级水平制造波的能力,化学处理器就很可能实现。正如一些专家所言,不管安德鲁的志向能否实现,他的研究工作无论对揭示人类大脑的奥秘,还是制造更好的处理器,均具有十分重要的意义。毕竟,化学处理器是生物组织器官和电子设备之间的一座桥梁。
何谓BZ反应?
BZ反应是以两个俄罗斯科学家的名字命名的。B.P.Belousov发现了该反应,而A.M.Zhabotinsky继续了Belousov的工作。20世纪50年代,俄罗斯的Belousov在寻找类似于三羧酸循环的无机反应过程时发现含有溴酸盐、柠檬酸、硫酸和铈离子的溶液进行反应时,反应物浓度呈现出周期振荡的性质,并且发现不扰动的反应溶液中存在移动的波。1961年,莫斯科国立大生物物理学的研究生Zhabotinsky用丙二酸代替柠檬酸,得到了更为清晰化学表述。之后人们就把有机酸和溴酸盐发生的类似反应称为B-Z反应。
BZ反应的研究进展?
BZ反应的实验结果极大地推动了非线性动力学理论的发展。1972年,Field., K?r?s和Noyes提出BZ反应的FKN机理,他们用约20个化学方程式解释反应的动力学机制.,接着Field 和Noyes将FKN机理化简为含三个变量的Oregonator模型。现在这一领域的科学家还常常用Oregonator模型解释化学振荡体系的行为。此外也发展了一些模型,它们与特定的实验结果吻合的很好,并且发现具有非线性动力学作用的化学反应具有特别的时空动力学行为,包括浓度的周期变化和混沌状态、化学波的形成与传导、稳定的空间图案(Turing pattern)等等。过去的二十年中,国际上对BZ反应的研究主要集中在对BZ反应机理的研究和现象解释、以及新的化学振荡子的发现上面。
我们的工作重点?
1999年1月,袁春伟教授承接国家自然科学基金重点项目"光电分子器件与仿生分子计算原理"(No.69831010),将仿生分子计算与非线性化学动力学(BZ反应)联系起来,从试验和生物计算两个角度深入探讨了BZ反应的动力学特征。(……添加试验方面的进展报告……)我们主要在下面几个方面进行了研究:
(1) 非均相BZ反应体系的研究
(2) BZ反应的调控与试验应用研究
(3) BZ反应的计算机模拟
❽ BZ反应 急急急
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(Zhabotinski)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B-Z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B-Z振荡反应。
1972年,R.J.Fiela,E.Koros,R.Noyes等人通过实验对上述振荡反应进行了深入研究,提出了FKN机理,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+
→
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。
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为丙二酸被溴化为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。
该体系的总反应为:
3H++3BrO
-
3+5CH2(COOH)2
3BrCH(COOH)2+4CO2+5H2O+2HCOOH
振荡的控制离子是Br-。
❾ 请问什么是化学振荡
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]。
测定、研究BZ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[4]。