摘要：本實驗對CH2(COOH)2－KBrO3化學振蕩體系進行研究，通過對實驗條件的控制和反應物質的選取，探討化學振蕩反應的起振條件和機理，加深對振蕩反應的理解和對體系遠離平衡狀態下的復雜行為的認識。
**詞：B-Z振蕩 起振條件 振蕩周期
Abstract:
In this study, B-Z chemical oscillating reaction Of CH2(COOH)2-KBrO3system was exploited to study the Chemical Oscillating Reaction. By controlling the experimental conditions and the selection of reaction materials, studying the mechanism of oscillating chemical reaction,to deepen the cognition of oscillating reactions and the understanding of the complex behavior of the system far from equilibrium state.
Keywords:
B-Z oscillating; Oscillation condition; Oscillation period;
前言
化學振蕩即化學反應系統中的某些物理量隨時間周期變化，是一個十分復雜的反應，包含了大量的化學反應物質，如反應物、生成物、中間體和催化劑，屬于非線性動力學范疇。B-Z化學振蕩是一類機理非常復雜的化學過程，Field、Koros、Noyes三位科學家經過四年的共同努力，于1972年提出**的FKN機理用來解釋B-Z振蕩反應的具體反應歷程，隨后又簡化出Oregonator模型。在1921年，Bray報道了在I2-HIO3作催化劑的條件下H2O2的催化分解在某些條件下呈現出明顯的振蕩現象，1958年，Belousov在硫酸介質中以鈰離子作催化劑用溴酸鹽氧化檸檬酸出現振蕩反應，1964年，Zhabotinsky報道了其它體系中時空有序的振蕩現象。因而后人稱他們的研究為B-Z反應。目前在許多化學系統、生物化學系統中都發現了化學振蕩現象。這種現象引起了各學科工作者的濃厚興趣。
自20世紀50年代以來，化學振蕩在各個方面的應用日益廣泛。1995年，Perez-Bendito D及其合作者報道了利用被測物質對化學振蕩體系的脈沖擾動進行分析測定，使化學振蕩現象步入了分析檢測實用階段。而后發展起來的電化學振蕩更廣泛地運用于理論研究和實踐，如仿生學、臨床醫學等。此外，在食品檢測與控制、環境保護等**域具有廣闊的應用前景。本實驗對CH2(COOH)2－KBrO3反應體系的化學振蕩進行研究，通過對實驗條的控制和反應物質的選取，探討化學振蕩反應的機理，加深對振蕩反應的理解和對體系遠離平衡狀態下的復雜行為的認識。
實驗部分
儀器與試劑：
0.45M丙二酸，
0.20M溴酸鉀，
3M濃硫酸，4×10-3M硫酸鈰銨，
蒸餾水
乳酸(分析純)，
丁二酸(分析純),
乙二酸(分析純)，
檸檬酸(分析純)，
碘化鉀(分析純)，
硫酸錳(分析純)，
硫酸鐵(分析純)，
JB－1B型磁力攪拌器 上海雷磁新涇儀器有限公司；
N2000雙通道色譜工作站 浙江大學智能信息工程研究所；
HS－4精密恒溫浴槽 成都儀器廠
實驗步驟：
1. 不同反應物加入順序對反應的影響：
調節恒溫槽使溫度恒定在35°C，通恒溫水于玻璃恒溫夾套反應皿中，將丙二酸(10mL)、溴酸鉀(10mL)、濃硫酸(10mL)、蒸餾水(10mL)、硫酸鈰銨(10mL)中的三種物質先移入，開動攪拌器，恒溫10分鐘。再將剩下的一種物質迅速加入反應皿中，從剛加入一半**后一種試劑時開始采集數據。觀察是否產生振蕩，測出振蕩周期和誘導時間。
2. 溫度對振蕩反應的影響：
固定反應物加入順序和用量，改變體系的溫度(25°C,30°C,35°C,40°C，45°C)，考察其對誘導時間和振蕩周期的影響。
3. 反應物濃度對振蕩反應的影響：
在40°C恒溫條件以及相同的加入順序下，分別改變丙二酸、溴酸鉀、濃硫酸、硫酸鈰銨的濃度（體積用量按7mL,10mL,13mL,16mL變化），考察誘導時間和振蕩周期的變化。
4. 反應機理的探討：
改變反應體系的反應物，催化劑，用其它試劑替代，觀察化學振蕩是否依然發生，周期如何，探討BZ振蕩反應的機理。用0.45M丁二酸、0.45M乙二酸、0.45M乳酸、0.45M蘋果酸、0.45M檸檬酸代替丙二酸，用0.20M碘酸鉀、溴酸鈉代替溴酸鉀，用硫酸錳、硫酸鐵溶液代替硫酸鈰銨，分別進行實驗，觀察是否發生振蕩。
注意事項：
1. 實驗對溴酸鉀純度的要求很高，因此一定要沖洗干凈；
2. 攪拌器磁子的位置、轉速、穩定性要實時控制；
3. 在加入**后一項反應物時，注意加到一半時即開始計時；
4. **使電極被溶液浸沒，過程中溶液不足要加蒸餾水保證溶液體積50mL；
5. 加入前三種溶液后，要恒溫7—10min，混合均勻；
6. 采集數據，峰數不能太少要5個以上。
實驗結果與數據分析
實驗結果：
1.實驗順序：
（每次均加入10ml去離子水）
|
加入順序 |
一 |
二 |
三 |
四 |
|
1 |
溴酸鉀 |
溴酸鉀 |
硫酸 |
丙二酸 |
|
2 |
硫酸鈰銨 |
硫酸 |
丙二酸 |
硫酸鈰銨 |
|
3 |
硫酸 |
丙二酸 |
硫酸鈰銨 |
溴酸鉀 |
|
4 |
丙二酸 |
硫酸鈰銨 |
溴酸鉀 |
硫酸 |
|
誘導時間t/min |
3.634 |
3.607 |
3.770 |
2.630 |
|
振蕩周期T/min |
0.732 |
0.727 |
0.780 |
0.796 |
