B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应),也称BZ反应、B-Z振荡反应(BZR),是一类著名的化学振荡反应,也是
非平衡热力学的经典例子。它有很多版本,其中最常见的反应是铈作催化剂时,
丙二酸在
稀硫酸水溶液中被
溴酸盐氧化的反应。
B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应),也称BZ反应、B-Z振荡反应(BZR),是一类著名的化学振荡反应,也是
非平衡热力学的经典例子。它有很多版本,其中最常见的反应是铈作催化剂时,
丙二酸在
稀硫酸水溶液中被
溴酸盐氧化的反应,方程式如下:
这个反应首先在20世纪50年代由前苏联Belousov(别洛索夫)在研究
三羧酸循环时发现,最初的催化剂是,还原剂是柠檬酸。反应液在无色和黄色两种状态之间发生周期性的振荡,振荡频率随温度升高而增加。这一时期普遍认为化学振荡反应是不可能发生的,别洛索夫的这一结果也自然不受重视,两次投稿都以“无法解释机理”及“不可能”的原因而被退了回来,最后只得发表在一个不知名的期刊上,使得别洛索夫本人的信心大大受挫。生物化学家Schnoll曾劝别洛索夫继续他的研究,但劝说并不奏效,别洛索夫还是执意宣布从此淡出科学研究,并将这个反应的原始资料交给了Schnoll。1961年,前苏联的生物物理学毕业生Zhabotinsky(扎鲍廷斯基)在Schnoll的指导下重新研究了这个反应,用
丙二酸代替了柠檬酸,并且对这个反应的机理作了一些解释。
1969年,Prigogine(普里高津)提出
耗散结构理论,它清楚地解释了振荡反应发生的原因,使B-Z反应重新回归研究的焦点。它认为,在体系远离
平衡态时,即处于非平衡非线性状态时,无序均匀态并不一定稳定。由于自身的非线性动力学机制,无序均匀态可以失去稳定性,而产生宏观时空有序结构,也就是耗散结构。1971年,Field、Körös、Noyes等人对反应机理作了更进一步的阐明,提出了
俄勒冈模型(FKN),用以解释B-Z反应的很多性质。它十分复杂,包含18个
基元反应,因而只有借助近似方法才能解出此类问题。
反应溶液出现两种颜色交替。如果溶液深度较浅,还会发生类似波的
干涉的现象,两种颜色的波交替扩散。与
电磁波不同,相同颜色的波接触后会消失。