[科普中國]-B-Z反應

B-Z反應（Belousov-Zhabotinsky反應），也稱BZ反應、B-Z振蕩反應（BZR），是一類著名的化學振蕩反應，也是非平衡熱力學的經(jīng)典例子。它有很多版本，其中最常見的反應是鈰作催化劑時，丙二酸在稀硫酸水溶液中被溴酸鹽氧化的反應。

簡介B-Z反應（Belousov-Zhabotinsky反應），也稱BZ反應、B-Z振蕩反應（BZR），是一類著名的化學振蕩反應，也是非平衡熱力學的經(jīng)典例子。它有很多版本，其中最常見的反應是鈰作催化劑時，丙二酸在稀硫酸水溶液中被溴酸鹽氧化的反應，方程式如下：

歷史這個反應首先在20世紀50年代由前蘇聯(lián)Belousov（別洛索夫）在研究三羧酸循環(huán)時發(fā)現(xiàn)，最初的催化劑是Ce/Ce，還原劑是檸檬酸。反應液在無色和黃色兩種狀態(tài)之間發(fā)生周期性的振蕩，振蕩頻率隨溫度升高而增加。這一時期普遍認為化學振蕩反應是不可能發(fā)生的，別洛索夫的這一結(jié)果也自然不受重視，兩次投稿都以“無法解釋機理”及“不可能”的原因而被退了回來，最后只得發(fā)表在一個不知名的期刊上，使得別洛索夫本人的信心大大受挫。生物化學家Schnoll曾勸別洛索夫繼續(xù)他的研究，但勸說并不奏效，別洛索夫還是執(zhí)意宣布從此淡出科學研究，并將這個反應的原始資料交給了Schnoll。1961年，前蘇聯(lián)的生物物理學畢業(yè)生Zhabotinsky（扎鮑廷斯基）在Schnoll的指導下重新研究了這個反應，用丙二酸代替了檸檬酸，并且對這個反應的機理作了一些解釋。

1969年，Prigogine（普里高津）提出耗散結(jié)構理論，它清楚地解釋了振蕩反應發(fā)生的原因，使B-Z反應重新回歸研究的焦點。它認為，在體系遠離平衡態(tài)時，即處于非平衡非線性狀態(tài)時，無序均勻態(tài)并不一定穩(wěn)定。由于自身的非線性動力學機制，無序均勻態(tài)可以失去穩(wěn)定性，而產(chǎn)生宏觀時空有序結(jié)構，也就是耗散結(jié)構。1971年，F(xiàn)ield、K?r?s、Noyes等人對反應機理作了更進一步的闡明，提出了俄勒岡模型（FKN），用以解釋B-Z反應的很多性質(zhì)。它十分復雜，包含18個基元反應，因而只有借助近似方法才能解出此類問題。1

現(xiàn)象反應溶液出現(xiàn)兩種顏色交替。如果溶液深度較淺，還會發(fā)生類似波的干涉的現(xiàn)象，兩種顏色的波交替擴散。與電磁波不同，相同顏色的波接觸后會消失。1

參見俄勒岡振子方程

激發(fā)介質(zhì)

Briggs-Rauscher反應

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學