
【化】 chemical oscillation
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
oscillation; surge; vibration
【化】 oscillations
【医】 agitate; agitation; shaking; succuss; succussion
化学振荡(Chemical Oscillation)指在特定化学反应体系中,反应物和生成物的浓度随时间发生周期性变化的现象。这种现象发生在远离热力学平衡态的开放系统中,是化学动力学中非线性非平衡行为的典型表现。
核心机制与特点:
自组织与反馈循环:化学振荡依赖于反应体系中存在的自催化(产物加速自身生成)或交叉催化(一种物质催化另一种物质的生成,反之亦然)步骤。这些步骤形成正反馈,推动反应向某一方向进行。同时,体系中必须存在负反馈机制(如抑制步骤或底物消耗),在达到一定程度后逆转反应方向。正负反馈的交替作用导致浓度周期性涨落。
来源:美国化学学会《物理化学术语表》(Glossary of Physical Chemistry Terms, ACS);Ilya Prigogine 的非平衡态热力学理论。
远离平衡态与耗散结构:系统必须是开放系统,与环境持续交换物质和能量(如持续添加反应物、移除产物),以维持非平衡状态。这种在耗散能量过程中形成的时空有序结构称为耗散结构,化学振荡是其时间有序的表现形式。
来源:诺贝尔化学奖得主 Ilya Prigogine 的相关著作;《自然》期刊对耗散结构的评述文章。
非线性动力学:描述振荡反应的速率方程通常是非线性的(涉及浓度的二次方或更高次方项)。这种非线性特性使得系统行为对初始条件敏感,并可能出现多重稳态、振荡甚至混沌等复杂行为。
来源:《化学振荡与波动》(Chemical Oscillations and Waves) 专著;Royal Society of Chemistry 的物理化学教育资源。
经典实例:BZ 反应 (Belousov-Zhabotinsky Reaction) 最著名的化学振荡例子是 BZ 反应。该反应通常在硫酸介质中进行,涉及丙二酸在溴酸盐和铈离子(或亚铁菲啰啉离子)催化下的氧化。现象包括:
来源:Belousov 和 Zhabotinsky 的原始论文(后被翻译收录);《科学美国人》对该反应的科普介绍;大学化学实验教材普遍收录。
汉英词典视角的关键解释点:
权威性参考来源 (仅提供来源描述,无有效链接时不提供链接):
化学振荡是一种非平衡态下的复杂动力学现象,指反应体系中某些物质(如浓度、电势等)随时间或空间呈现周期性变化。这种现象需在开放系统中通过自催化反应和反馈机制维持,常见于化学、生物等领域。以下是综合多来源的关键解析:
化学振荡属于远离平衡态的自组织现象,表现为浓度、颜色等参数的规则周期性波动。例如,B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应)中溶液颜色在无色与蓝黑色之间周期性切换。其本质通过耗散结构理论解释,即系统需持续与外界交换物质/能量才能维持有序状态。
提示:实验中常用试剂包括双氧水(30%)、溴酸钾、丙二酸等,具体配比可参考提供的溶液配置方法。
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