1英文名

chemical oscillation;chemical clock

2概念

化學振蕩是指有些自催化反應有可能使反應體系中某些物種的濃度隨時間或空間發生周期性的變化。
這種周期性變化是發生在非平衡態時的現象。

3必要條件

發生化學振蕩現象必須滿足如下幾個條件:
(1)反應必須是敞開體系且遠離平衡態;
(2)反應歷程中應包含自催化的步驟;
(3)體系必須存在兩個或兩個以上的穩定狀態。

4用途

廣泛存在於化學、物理學、生物學等領域中,因此化學振蕩反應的研究是一個多學課交叉點的前沿課題,其研究對解決礦物勘探、大氣動力學、化學過程分析等重要理論和實際問題都有可能產生重大的影響。目前,在藥物分析、生命科學等許多領域都有廣泛的研究和應用,並已取得了重要的進展。

5歷史發展

化學振蕩反應最早是由美國科學家W.C.Bray在1921年用H2O2、IO3和CH2(COOH)2(以H2SO4為介質,MnSO4為催化劑)進行反應時發現的。但由於當時人們無法解釋其產生的原因,所以並未引起人們的重視,這就使得化學振蕩反應的研究,在很長時間被人們所冷落。1873年李普曼(G.I ippman)報道了汞心實驗是一種周期現象。此後,就有很多科學家發現了不少的振蕩現象,其中 1958年前蘇聯科學家伯諾索夫的發現,在化學振蕩的實驗研究中是一個轉折點。他在對溴酸鉀、硫酸鈰和檸檬酸的稀硫酸溶液的封閉體系研究中觀察到濃度振蕩現象。20世紀60年代,普利高津(I.Prigogine)領導下的布魯塞爾學派在非線性非平衡態熱力學研究中取得重大突破,提出了著名的耗散結構理論。該理論指出:某些遠離平衡態的系統,通過耗散能量和物質,有可能達到一種時間或空間有序的狀態,他們稱這種狀態為耗散結構。這樣就從熱力學上證明了化學振蕩反應的發生是可能的。耗散結構理論的建立為振蕩反應提供了理論基礎,從此振蕩反應贏得了重視,研究迅速發展。同時,Prigogine等人還給出了產生振蕩的條件:(1)遠離平衡態;(2)有反饋存在;(3)有多複位態存在;(4)開放系統。
近二三十年來,對化學振蕩的研究則更多,研究內容包含了有關化學振蕩的許多問題如化學振蕩反應的熱力學因素,動力學因素,用數學方法和程序軟體來研究化學振蕩反應,以及如何進行反饋和尋找新的振蕩器等,並且不斷在尋找研究化學振蕩的新方法。
有些化學反應體系(如B-Z反應體系)在某些確定的外部條件下並不發展到不隨時間變化的定態或平衡態,而是發展到其狀態量(如某些中間物組分的濃度)隨時間周期變化的狀態。化學反應體系中某些狀態量隨時間周期變化的狀態稱為化學振蕩,有時也稱為化學鍾

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