化学震荡
化学振荡
化学震荡一、目的要求1、了解、熟悉化学振荡反应的机理。
2、通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
二、基本原理有些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间(或空间)发生周期性的变化,这类反应称为化学振荡反应。
最著名的化学振荡反应是1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现,随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。
他们报道了以金属铈离子作催化剂时,柠檬酸被HBrO3氧化可发生化学振荡现象,后来又发现了一批溴酸盐的类似反应,人们把这类反应称为BZ振荡反应。
例如丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应就是一个典型的BZ振荡反应。
典型的BZ系统中,铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示。
对于以BZ反应为代表的化学振荡现象,目前被普遍认同的是Field,Körös和Noyes在1972年提出的FKN机理。
FKN机理提出反应由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→2BrO2＋H2O(4) BrO2＋Ce3+＋H+→HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO→2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-,产生能进一步反应的HBrO2,HBrO为中间产物。
过程B是一个自催化过程,在Br-消耗到一定程度后,HBrO2才按式(3)、(4)进行反应,并使反应不断加速,与此同时,Ce3+被氧化为Ce4+。
HBrO2的累积还受到式(5)的制约。
过程C为丙二酸溴化为BrCH(COOH)2与Ce4+反应生成Br-使Ce4+还原为Ce3+。
过程C对化学振荡非常重要,如果只有A和B,就是一般的自催化反应,进行一次就完成了,正是C的存在,以丙二酸的消耗为代价,重新得到Br-和Ce3+,反应得以再启动,形成周期性的振荡。
化学震荡
化学振荡反应是具有非线性动力学微分速率方程，是在开放体系中进行的远离平衡的一类反应。
体系与外界环境交换物质和能量的同时，通过采用适当的有序结构状态耗散环境传来的物质和能量。
这类反应与通常的化学反应不同，它并非总是趋向于平衡态的[1]。
1921年，伯克利加州大学的布雷(Bray，William)在用碘作催化剂使过氧化氢分解为水和氧气时，第一次发现了振荡式的化学反应。
但依据经典热力学第二定律，认为任何化学反应只能走向退化的平衡态，因而当时的化学家否定了这个发现[2]。
1952年，英国数学家图灵通过数学计算的方法，在理论上预见了化学振荡这类现象的可能性。
1958年，俄国化学家别洛索夫(Belousov) 和扎鲍廷斯基(Zhabotinskii)首次报道了以金属铈作催化剂，柠檬酸在酸性条件下被溴酸钾氧化时可呈现化学振荡现象：溶液在无色和淡黄色两种状态间进行着规则的周期振荡。
该反应即被称为Belousov- Zhabotinskii反应，简称B-Z反应[2]。
1969年，现代动力学奠基人普里戈金提出耗散结构理论，人们才清楚的认识到振荡反应产生的原因：当体系远离平衡态时，即在非平衡非线性区，无序的均匀态并不总是稳定的。
在特定的动力学条件下，无序的均匀定态可以失去稳定性，产生时空有序的状态，这种状态称之为耗散结构。
例如浓度随时间有序的变化(化学振荡)，浓度随时间和空间有序的变化(化学波)等[3]。
耗散结构理论的建立为振荡反应提供了理论基础，从此，振荡反应赢得了重视，它的研究得到了迅速发展。
化学振荡是一类机理非常复杂的化学过程，Field、Koros、Noyes三位科学家经过四年的努力，于1972年提出俄勒冈（FKN）模型，用来解释并描述B-Z振荡反应的很多性质。
该模型包括20个基元反应步骤，其中三个有关的变量通过三个非线性微分方程组成的方程组联系起来，该模型如此复杂以至20世纪的数学尚不能一般地解出这类问题，只能引入各种近似方法[3]。
化学振荡反应实验条件的研究
化学振荡反应实验条件的研究
研究振荡反应实验条件
振荡反应是典型的化学反应，研究它的实验条件是现代化学研究的重要内容之一。
实现可靠的振荡反应，除了要选择正确的试剂量外，还需要恰当控制实验条件以保证反应的正确性。
首先，温度是影响振荡反应实验条件的重要因素。
一般来说，选择合适的反应温度可以有效地调节反应过程，增加反应物的转化率和反应物总量。
因此，当实验条件的温度超过反应的产物稳定温度时，其反应物可能发生反应错误，从而影响振荡反应的可靠性。
其次，pH值是另一个需要考虑的实验条件。
振荡反应的水溶液的pH值在一定的范围内，以改变反应动力学参数、优化反应条件、改善反应物的反应速率以及提高反应物转化率。
正确控制振荡反应实验的pH值也有助于有效地调节反应条件，有利于提高振荡反应的可控性。
最后，需要考虑振荡反应系统的催化剂、反应催化剂的选择和添加的量、底物和竞争性抑制剂的加入量以及搅拌温度和速度等因素，对反应的控制有着重要的作用。
综上所述，正确控制振荡反应实验条件，如温度、pH和催化剂等，是必不可少的，只有当振荡反应实验参数被严格控制，反应才能高效稳定地进行，才能确保正确而可靠地研究振荡反应。
化学物质的振荡反应
化学物质的振荡反应化学物质的振荡反应是一种引人入胜的现象，它展示了化学反应中的动态性质。
这种反应在一系列反应物和产物之间周期性地发生变化，形成了一种有序的振荡过程。
本文将介绍化学物质的振荡反应的定义、机制以及一些例子，以增进读者对这一现象的理解。
一、定义化学物质的振荡反应是指在某一固定条件下，由反应物生成产物的过程中，反应体系的某些性质会周期性地发生变化，从而产生振荡的现象。
这种振荡通常以某种物理或化学性质的变化为指示器，如颜色、浓度、温度、电位等。
二、机制化学物质的振荡反应的机制涉及多个因素，包括反应物种类、浓度、温度、催化剂、储氧等。
典型的振荡反应包括两种或更多组分的反应物，并且其中至少有一个反应物在反应过程中呈周期性地浓度变化。
这种变化通常由反应物之间的相互作用引起，可以是催化剂的活化/解活化过程、反应物之间的复杂平衡反应等。
三、例子1. 皮亚扎罗反应皮亚扎罗反应是一种经典的化学物质振荡反应。
它由亚硝酸铵和二氧化硫在酸性条件下反应而成，反应体系的pH和浓度会周期性地改变。
这一反应被广泛应用于研究化学振荡反应的机制。
2. 质子振荡反应质子振荡反应是一种以质子浓度周期性变化为指示器的振荡反应。
它通常涉及质子的转移、重新组合以及催化剂的作用。
这种反应在生物体内的许多生理过程中具有重要的作用，如呼吸过程中的氧气与氧化还原酶的相互作用等。
3. 铁氯化合物振荡反应铁氯化合物振荡反应是一种以颜色变化为指示器的振荡反应。
它由铁离子和氯离子在酸性条件下反应而成，反应体系的颜色会周期性地变化。
这种反应在教学实验中广泛应用，以帮助学生理解化学反应动力学和平衡的概念。
四、应用和研究意义化学物质的振荡反应不仅具有理论研究的价值，还具有广泛的应用前景。
例如，通过研究振荡反应可以深入了解复杂的化学动力学过程，并为化学合成提供新的思路。
此外，化学振荡反应还可应用于设计和制备新型的生物传感器、催化剂以及分子开关等。
总结化学物质的振荡反应是一种引人入胜的现象，它展示了化学反应中的动态性质。
化学振荡反应
化学振荡反应在成千上万的化学反应中，有一类反应很有趣，如在丙二酸、溴酸钾、溴化钾的混合液中，加入含有Ce(Ⅲ)与H 2SO 4的混合液时，就会看到反应过程中溶液的颜色从无色变为黄色，又变为无色，再变成黄色……十分有规律地变化着，直到反应达到平衡为止，这类反应称为“化学振荡反应(Oscillating Chemical Reaction)”。
所谓化学振荡，是指在化学反应过程中，某种化学成分的浓度随时间发生周期性变化的现象。
化学振荡是十分复杂的反应，它包含了大量的化学反应物质，如反应物、生成物、中间体(intermediates)和催化剂。
在一般的化学反应进行时，反应物浓度不断降低，产物浓度不断增大，中间体浓度较低，相对地保持拟稳定状态值，即中间体的生成速度基本上等于它的消耗速度。
在振荡反应中，反应物、生成物浓度变化情况和上述情况相同，但中间体的浓度发生振荡，即它们的浓度随时间发生周期性变化。
在化学振荡发生时会有稳定性、滞后现象、激发性、非周期振荡等现象存在。
1921年，Bray首次报道了在均相溶液中化学反应的周期性现象，即H 2O 2被I 2和HIO 3催化分解的反应，但最早的均相溶液中化学振荡反应实例是由苏联化学家贝洛索夫(Belousov)在1958年提出的，另一位苏联化学家扎伯丁斯基(Zhabotinskii)进一步证明、改进了这个反应。
人们把这个化学振荡反应称为“Belousov zhabotinskii”反应，简称B Z 反应。
1958年，苏联化学家贝洛索夫在金属铈离子作催化剂的情况下做柠檬酸的溴酸氧化反应，他发现在某些条件下苛性组分（例如溴离子、铈离子）的浓度会随时间作周期变化，造成反应介质的颜色在黄色和无色之间作周期性的变换。
其后生物化学家扎伯丁斯基等人继续并改进了贝洛索夫的实验，发现另外一些有机酸（例如丙二酸）的溴酸氧化反应也能呈现出这种组分浓度和反应介质的颜色随周期变化的现象。
利用适当的催化剂，介质的颜色变化可更加明显，例如在红色和蓝色之间作周期性变换。
化学振荡反应
化学振荡反应在成千上万的化学反应中，有一类反应很有趣，如在丙二酸、溴酸钾、溴化钾的混合液中，加入含有Ce(Ⅲ)与H2SO4的混合液时，就会看到反应过程中溶液的颜色从无色变为黄色，又变为无色，再变成黄色……十分有规律地变化着，直到反应达到平衡为止，这类反应称为“化学振荡反应(Oscillating Chemical Reaction)”。
所谓化学振荡，是指在化学反应过程中，某种化学成分的浓度随时间发生周期性变化的现象。
化学振荡是十分复杂的反应，它包含了大量的化学反应物质，如反应物、生成物、中间体、(intermediates)和催化剂。
在一般的化学反应进行时，反应物浓度不断降低，产物浓度不、断增大，中间体浓度较低，相对地保持拟稳定状态值，即中间体的生成速度基本上等于它的、消耗速度。
在振荡反应中，反应物、生成物浓度变化情况和上述情况相同，但中间体的浓度、发生振荡，即它们的浓度随时间发生周期性变化。
在化学振荡发生时会有稳定性、滞后现象、激发性、非周期振荡等现象存在。
1921年，Bray首次报道了在均相溶液中化学反应的周期性现象，即H2O2被I2和HIO3催化分解的反应，但最早的均相溶液中化学振荡反应实例是由苏联化学家贝洛索夫(Belousov)在1958年提出的，另一位苏联化学家扎伯丁斯基(Zhabotinskii)进一步证明、改进了这个反应。
人们把这个化学振荡反应称为“Belousov Z habotinskii”反应，简称BZ反应。
1958年，苏联化学家贝洛索夫在金属铈离子作催化剂的情况下做柠檬酸的溴酸氧化反应，他发现在某些条件下苛性组分（例如溴离子、铈离子）的浓度会随时间作周期变化，造成反应介质的颜色在黄色和无色之间作周期性的变换。
其后生物化学家扎伯丁斯基等人继续并改进了贝洛索夫的实验，发现另外一些有机酸（例如丙二酸）的溴酸氧化反应也能呈现出这种组分浓度和反应介质的颜色随周期变化的现象。
利用适当的催化剂，介质的颜色变化可更加明显，例如在红色和蓝色之间作周期性变换。
化学振荡反应实验报告
一、实验目的1. 了解Belousov-Zhabotinski（B-Z）反应的基本原理和FKN机理。
2. 观察B-Z振荡反应的化学振荡现象。
3. 学习使用铂电极和甘汞电极进行电位-时间曲线的测定。
4. 练习用微机处理实验数据并绘制曲线。
二、实验原理B-Z振荡反应是一种典型的化学振荡现象，其机理由Field、Koros和Noyes在1972年提出的FKN机理所描述。
该反应由以下三个过程组成：过程A：中间体的生成与消耗A1：2BrO3- + 2CH2(COOH)2 + 4H+ → 2Br- + 2HBrO2 + 2CO2 + 2H2OA2：HBrO2 → Br- + H2O + BrO过程B：自催化过程B1：HBrO2 → Br- + H2O + BrOB2：BrO + Ce3+ → HBrO2 + Ce4+B3：2HBrO2 → Br2O + H2O + BrO2过程C：Br-的再生C1：4Ce4+ + BrCH(COOH)2 + 6H2O → 4Ce3+ + 2Br- + 3CO2 + 12H+当反应体系中Br-的浓度足够高时，主要发生过程A，其中反应A2是速率控制步骤。
当Br-的浓度较低时，发生过程B，其中反应B2是速率控制步骤。
反应C1对化学振荡现象至关重要，因为它使得Br-得以再生，维持反应的持续进行。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：铂电极、217型甘汞电极、微电极、微机、搅拌器、烧杯、移液管、pH计等。
2. 试剂：溴酸盐、丙二酸、硫酸、硫酸铜、氯仿等。
四、实验步骤1. 配制B-Z反应溶液：将一定量的溴酸盐、丙二酸、硫酸和硫酸铜溶解于水中，搅拌均匀。
2. 将铂电极和甘汞电极插入反应溶液中，用pH计测量溶液的pH值，调节至实验所需的pH值。
3. 开启搅拌器，观察反应溶液的颜色变化，记录化学振荡现象。
4. 使用微电极测定电位-时间曲线，记录数据。
5. 关闭搅拌器，将反应溶液取出，进行数据处理和分析。
物理化学-实验二十六：BZ化学振荡反应
实验二十六BZ化学振荡反应一、实验目的及要求1. 了解BZ振荡(Belousov－Zhabotinski) 反应的基本原理及研究化学振荡反应的方法。
2. 掌握在硫酸介质中以金属铈离子作催化剂时，丙二酸被溴酸钾氧化过程的基本原理。
3. 测定上述系统在不同温度下的诱导时间及振荡周期，计算在实验温度范围内反应的诱导活化能和振荡活化能。
二、实验原理化学振荡是一种周期性的化学现象，即反应系统中某些物理量如组分的浓度随时间作周期性的变化。
早在17世纪，波义耳就观察到磷放置在留有少量缝隙的带塞烧瓶中时，会发生周期性的闪亮现象。
这是由于磷与氧的反应是一支链反应，自由基累积到一定程度就发生自燃，瓶中的氧气被迅速耗尽，反应停止。
随后氧气由瓶塞缝隙扩散进入，一定时间后又发生自燃。
1921年，勃雷（Bray W C）在一次偶然的机会发现H2O2与KIO3在稀硫酸溶液中反应时，释放出O2的速率以及I2 的浓度会随时间呈现周期性的变化。
从此，这类化学现象开始被人们所注意，特别是1959年，由贝洛索夫（Belousov B P）首先观察到并随后被扎波廷斯基（Zhabotinsky A M）深入研究的反应，即丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应：3H++3BrO- 3+5CH2(COOH)2−−→−+3Ce3BrCH(COOH)2+4CO2+5H2O+2HCOOH这使人们对化学振荡发生了广泛的兴趣，并发现了一批可呈现化学振荡现象的含溴酸盐的反应系统，这类反应称为B-Z振荡反应。
而水溶液中KBrO3氧化丙二酸CH2(COOH)2的反应是化学振荡反应中最为著名，且研究的最为详细的一例，其催化剂为Ce4+/Ce3+或Mn3+/ Mn2+。
人们曾经对BZ反应做过多方面的探讨，并提出了不少历程来解释BZ振荡反应，其中说服力较强的是KFN历程（即Fidld.Koros及Noyes三姓的简称）。
按此历程，反应是由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→ HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→ 2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→ BrO2·＋H2O(4) BrO2·＋Ce3+＋H+→ HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→ BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO 2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-，产生能进一步反应的HBrO2，HBrO为中间产物。
大学化学振荡反应实验报告
大学化学振荡反应实验报告实验名称：大学化学振荡反应实验报告一、实验目的：1. 了解振荡反应的基本原理和特点。
2. 掌握振荡反应的操作方法。
3. 观察振荡反应的现象，并对其进行解释。
二、实验仪器和药品：1. 仪器：试管、试管夹、滴管、恒温槽。
2. 药品：硫氰化钾、硫化钠、稀硝酸、五氧化二磷、稀盐酸。
三、实验原理和步骤：1. 实验原理：振荡反应是指在反应物浓度相当趋于平衡时，会发生浓度的周期性变化现象。
其基本原理是通过反应物浓度变化引起反应速率的变化，从而产生振荡现象。
2. 实验步骤：a. 准备实验用的五个试管，并标好序号1-5。
b. 在试管1中加入适量的硫氰化钾溶液，并加入适量的硫化钠溶液进行混合。
c. 在试管2中加入适量的稀硝酸。
d. 在试管3中加入适量的五氧化二磷溶液，并加入适量的盐酸进行混合。
e. 将试管1和试管2分别放入恒温槽中加热至适当温度。
f. 分别取一滴试管1和试管2中的溶液并混合于试管3中，然后加入一滴稀硝酸进行观察。
g. 将试管3放入恒温槽中，观察试管中溶液的颜色变化和振荡现象。
四、实验结果与分析：1. 实验结果：在进行实验的过程中，观察到试管3中的溶液发生了周期性的变化。
起初溶液呈现黄色，然后逐渐变为深蓝色，继续变为无色，最后再度变为黄色，循环往复。
2. 结果分析：此实验中观察到的振荡现象是由于反应物的浓度变化引起反应速率的周期性变化导致的。
具体反应机理为：五氧化二磷与硫氰化物反应生成二氯化三磷和二氧化硫；二氯化三磷与硫化物反应生成三硫化十磷和二氯化硫；三硫化十磷与五氧化二磷反应生成二氧化三硫，从而循环往复形成周期性的振荡反应。
五、实验结论：通过本次振荡反应实验，我们观察到了溶液颜色周期性变化的现象，并对其进行了解释。
振荡反应是一种特殊的反应类型，其特点是反应物浓度变化引起反应速率的周期性变化。
本实验混合了五氧化二磷、硫氰化物、硫化物等多种化学物质，在适当的温度下产生了周期性的振荡反应。
化学振荡-BZ振荡反应二 校
化学振荡——ＢＺ振荡反应一、背景材料在化学反应中，反应产物本身可作为反应催化剂的化学反应称为催化反应。
一般的化学反应最终都能达到平衡状态（组分浓度不随时间而改变），而在自催化反应中，有一类是发生在远离平衡态的体系中，在反应过程中的一些参数（如压力、温度、热效应等）或某些组分的浓度会随时间或空间位置作周期的变化，人们称之为“化学振荡”。
由于化学振荡反应的特点，如体系中某组分浓度的规律变化在适当条件下能显示出来时，可形成色彩丰富的时空有序现象（如空间结构、振荡、化学波……等）。
这种在开放体系中出现的有序耗散结构也证明负熵流的存在，因为在开放体系中，只有足够的负熵流才能使体系维持有序的结构。
化学振荡属于时间上的有序耗散结构。
别洛索夫（Belousov）在1958年首先报道以金属锌离子作催化剂在柠檬酸介质中被溴酸盐氧化时某中间产物浓度随时间周期性变化的化学振荡现象，扎勃丁斯基（Zhabotinski）进一步深入研究在1964年证明化学振荡体系还能呈现空间有序周期性变化现象。
为纪念他们最早期的研究成果，，将后来发现大量的可呈现化学振荡的含溴酸盐的反应体系为B-Z振荡反应。
随着研究的深入，人们发现所有的振荡反应都含有自催化反馈步骤，同时也发现了许多能发生振荡反应的体系（振荡器Dscillator）尽管如此，但化学振荡的动力学机理，特别是产生时一些有序现象的机理仍步完全清楚。
对于B-Z振荡反应，人们比较认可的FKN机理，是由Field 、Koros 、Noyes 等完成的。
近年来研究表明还存在着其他类型的振荡（如连续振荡、双周期振荡、多周期振荡等）化学振荡直观地展现了自然科学中普遍存在的非平衡非线性问题，故自发现以来一直得到人们的重视。
目前，随着对化学振荡研究的深入，许多化学振荡器陆续被设计出来，与此同时，对化学振荡的应用研究也已经开始。
本实验仅对含溴酸盐体系的B －Z 振荡反应进行设计性的探讨。
先通过典型的例子来了解B －Z 振荡反应的原理。
化学反应动态学中的化学振荡反应
化学反应动态学中的化学振荡反应化学振荡反应是一种特殊的反应，它是指化学物质在化学反应中发生周期性变化的现象。
化学振荡反应的研究是化学反应动态学的一个分支，它在研究自然界中的各种周期性现象及生物体内许多振荡现象等方面具有重要的理论和实际意义。
一、化学振荡反应的历史早在20世纪初，比利时科学家布列格曼就发现，一些化学反应会呈现出一些奇妙的规律性的周期性变化，并开始着手研究该现象，并发现了一种由铁离子、铬离子以及硫酸等组成的溶液在强烈的搅拌下会产生这种化学振荡现象。
1950年代初，英国科学家贺鲁敏和克劳德提出了化学振荡反应理论，研究水溶液中亚硝酸盐、重铬酸、铁离子等产生的化学振荡反应现象，这是对化学振荡反应研究的重要贡献。
二、化学振荡反应的机制从微观上来看，化学振荡反应是由于反应体系中的某些物质存在着周期性波动的浓度变化所触发的。
这种波动现象是由一些复杂的化学反应引起的，反应体系中经常出现反应物和产物浓度、颜色、电动势等周期性变化。
化学振荡反应的发生需要具备以下条件：反应物浓度合适、反应物分子间相互作用强烈、反应物体系稳定性较高、温度、压力和光照等外界条件的影响较小。
三、化学振荡反应的分类化学振荡反应有很多种分类方法，常见的分类方法有以下几类：1. 溶液振荡反应：反应物质为水溶液，常见反应为贺鲁敏体系中的三步反应。
2. 气相振荡反应：通常说的气体振荡反应是指硝酸铁反应。
3. 固体振荡反应：通常说的固体振荡反应是指某些Cr-Fe坎贝尔体系的反应。
四、化学振荡反应的应用化学振荡反应具有广泛的应用价值，包括以下几个方面：1. 化学振荡反应可用于研究生物体内的各种振荡现象，如人体心跳、生物钟等。
2. 化学振荡反应可用于研究地壳活动，例如汉斯克石柱的形成就是由于化学振荡反应引起的。
3. 化学振荡反应可应用于电声器件，因为化学振荡反应体系具有周期性变化。
4. 化学振荡反应可用于催化剂的研究，例如某些过渡金属离子与价电子等振荡现象，可研究催化剂的性质。
什么是化学振荡反应探讨及实例分析
什么是化学振荡反应探讨及实例分析
化学振荡反应是指远离平衡态的化学反应体系，在开放条件下并不趋向稳定，而是围绕稳态以时间为横坐标，中间物浓度出现有节律的极大值或极小值，而且时间有序。
要发生持续的化学振荡，除了远离平衡态和开放体系两个条件外，在体系中必存在自催化或反馈型的反应。
此外体系还必须具有双稳态性，即可在两个稳态之间来回震荡。
化学振荡属非平衡态热力学，必然是耗散结构，在动力学上属非线性动力学，是化学混沌的一种现象。
研究化学振荡对于解释自组织及混沌科学的规律具有十分重要的作用。
以含氢的化合物为例，它会在特定的条件下经历化学振荡反应。
在特定条件下，氢化合物中的某些物质会从一种化学形式转化为另一种形式，并随着时间的推移形成一种有节奏的变化模式。
这种变化模式可以通过测量化学物质的浓度或颜色等物理或化学性质的变化来观察。
比如，某些含氢的化合物在特定条件下会发生脱氢反应，产生自由基引发链式反应，导致体系温度升高。
当温度达到一定值时，自由基与温度有关的作用会变得复杂起来，产生一系列的化学反应，形成了一个振荡的化学反应系统。
这种化学振荡反应以时间为横坐标，中间物浓度出现有节律的极大值或极小值，而且时间有序。
总的来说，化学振荡反应是一种特殊的化学反应，其研究对于理解化学反应的动态行为、化学物质的复杂变化过程以及化学混沌现象具有重要意义。
振荡反应例子
振荡反应例子振荡反应是一种化学反应，其特点是反应物在反应过程中不断转化为产物，然后再转化回反应物，如此往复，形成周期性的振荡。
这种反应具有很高的科学价值和应用价值，因此在化学研究和工业生产中得到了广泛的应用。
下面列举一些常见的振荡反应例子。
1. Belousov-Zhabotinsky反应：这是最著名的振荡反应之一，其反应物为溴酸、马来酸和铁离子。
在反应过程中，铁离子不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
2. Briggs-Rauscher反应：这是另一种常见的振荡反应，其反应物为过氧化氢、碘离子和二氧化碳。
在反应过程中，碘离子不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
3. Bray-Liebhafsky反应：这是一种以氢氧化钠为催化剂的振荡反应，其反应物为过氧化氢和二氧化氮。
在反应过程中，过氧化氢不断被分解和合成，导致反应体系不断振荡。
4. Oregonator反应：这是一种以二氧化氮为催化剂的振荡反应，其反应物为溴酸、马来酸和硫酸。
在反应过程中，溴酸不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
5. Chemiclock反应：这是一种以铁离子为催化剂的振荡反应，其反应物为过氧化氢和乙酸。
在反应过程中，过氧化氢不断被分解和合成，导致反应体系不断振荡。
6. Lengyel-Epstein反应：这是一种以铁离子为催化剂的振荡反应，其反应物为溴酸、马来酸和硫酸。
在反应过程中，溴酸不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
7. Iodate-arsenous酸反应：这是一种以碘酸为催化剂的振荡反应，其反应物为亚砷酸和碘酸。
在反应过程中，亚砷酸不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
8. BZ-DMABA反应：这是一种以二甲氨基苯酚为催化剂的振荡反应，其反应物为溴酸、马来酸和硫酸。
在反应过程中，溴酸不断被氧化和还原，导致反应体系不断振荡。
9. Ferroin-catalyzed反应：这是一种以铁离子为催化剂的振荡反应，其反应物为过氧化氢和乙酸。
化学振荡及其在药物分析中的应用
化学振荡及其在药物分析中的应用化学振荡及其在药物分析中的应用引言：化学振荡是一种有趣而复杂的现象，它在自然界与人工实验中经常出现。
它不仅令人着迷，而且在药物分析领域具有重要的应用价值。
本文将介绍化学振荡的基本原理，以及在药物分析中的一些应用实例。
一、化学振荡的基本原理化学振荡是指化学反应系统在一定条件下周期性地发生化学反应。
其基本原理是反应产物对反应物的浓度变化产生反馈作用，导致反应物浓度周期性地升高和降低。
化学振荡的产生与反应速率的非线性关系密切相关，非线性反应速率方程是化学振荡产生的重要基础。
二、化学振荡在药物分析中的应用1. 应用于药物分析方法的改进化学振荡可以用于改进传统的药物分析方法，特别是用于反应物浓度变化不明显或难以准确测量的药物分析。
通过观察化学振荡的周期性变化，可以间接推断反应物浓度的变化，从而提高药物分析的准确性和灵敏度。
2. 应用于药物稳定性研究药物的稳定性是药物研发中非常重要的一个指标。
化学振荡可以模拟药物在不同条件下的稳定性变化，通过观察反应物浓度的周期性变化，可以评估药物在不同环境下的稳定性。
这对于药物的贮存、运输和使用具有重要的指导意义。
3. 应用于药物代谢研究药物的代谢过程是药物在体内的转化和消除过程。
化学振荡可以模拟体内的化学反应过程，通过观察反应物浓度的周期性变化，可以研究药物在体内的代谢规律和代谢产物的生成情况。
这对于药物代谢动力学的研究具有重要的意义。
4. 应用于药物配伍研究在临床上，药物的配伍性是一个十分重要的问题。
化学振荡可以模拟不同药物的相互作用，通过观察反应物浓度的周期性变化，可以评估药物的配伍性和相互作用的影响。
这对于临床合理用药和副作用的预防具有重要的指导意义。
结论：化学振荡是一种有趣而复杂的现象，它在药物分析领域具有重要的应用价值。
通过观察反应物浓度的周期性变化，可以改进药物分析方法、研究药物稳定性、药物代谢和药物配伍研究等。
然而，在实际应用中，由于化学振荡的复杂性和难以控制性，仍需进一步研究和探索。
初中化学振荡动作教案
初中化学振荡动作教案教学内容：化学振荡实验教学目标：1. 了解化学振荡反应的基本原理；2. 能够观察和描述化学振荡实验中发生的变化；3. 掌握化学振荡实验的操作技巧；4. 培养实验操作能力和观察能力。
教学准备：1. 涉及到化学振荡实验的胶杯、试管、试剂等实验器材；2. 化学振荡反应的化学品：硫代氰酸钠、氯化氰钠、硫酸铜等；3. 讲解化学振荡实验的实验步骤和注意事项。
教学过程：一、导入1. 介绍化学振荡实验的背景知识，引导学生对化学振荡反应产生兴趣；2. 提出问题：为什么会发生化学振荡反应？请学生展开讨论。
二、实验操作1. 分组进行化学振荡实验，每组分配一份实验操作步骤及实验器材；2. 按照实验步骤逐步进行实验，观察记录化学振荡反应的变化；3. 提醒学生注意实验安全，遵守实验规范。
三、实验分析1. 收集各组的实验数据和观察结果，进行实验数据分析；2. 学生在老师指导下，用化学公式解释化学振荡反应的过程；3. 学生展示实验结果并进行实验讨论。
四、总结1. 结合实验结果总结化学振荡实验的特点和原理；2. 引导学生思考：化学振荡实验中发生了哪些变化？这些变化背后隐藏着什么秘密？五、实践运用1. 学生结合实验内容，在日常生活中发现与化学振荡实验类似的现象；2. 学生设计一个简单的化学振荡实验，展示给同学们观看。
六、实验延伸1. 学生可以尝试不同的实验条件和反应物，观察化学振荡反应的变化；2. 学生可以进一步学习化学振荡实验的原理和应用。
教学反思：本次化学振荡实验让学生通过实验操作和观察，深入了解化学振荡反应的特点和原理，培养了实验操作能力和观察能力。
同时，通过总结和延伸，拓展了学生对化学振荡反应的理解和应用能力。
在未来的教学中，可以根据学生的实际情况调整教学内容和教学方法，更好地引导学生探索化学世界的奥秘。
振荡反应例子
振荡反应例子
振荡反应是化学反应中一种特殊的类型，它通常是由于一组反应物在一定条件下产生周期性变化而引起的。
这种反应在化学合成、生物学和物理学等领域中都有广泛的应用。
以下是几个振荡反应的例子：
1. Belousov-Zhabotinsky反应：这是一种经典的振荡反应，它是由俄罗斯化学家Belousov和Zhabotinsky在20世纪50年代发现的。
这种反应产生的周期性变化是由于铁离子、钴离子和硫酸等反应物在氧化还原过程中产生的。
2. Briggs-Rauscher反应：这种反应也是一种振荡反应，它是由铁离子、硫酸、过氧化氢和碘酸等反应物在一定条件下产生的。
这种反应产生的周期性变化可以通过观察反应混合物的颜色来实现。
3. FitzHugh-Nagumo模型：这是一种数学模型，它描述了神经细胞的振荡行为。
这个模型中包含了电势和电流等变量，它可以用来研究神经元的行为和生物钟等周期性过程。
4. Van der Pol振荡器：这是一种机械振荡器，它可以用来模拟电路中的振荡行为。
这种振荡器具有非线性特性，它可以产生各种复杂的周期性行为。
总之，振荡反应是一种非常有趣的化学现象，它不仅有重要的理论意义，还可以应用于许多实际领域。
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化学振荡
化学震荡一、目的要求1、了解、熟悉化学振荡反应的机理。
2、通过测定电位——时间曲线求得振荡反应的表观活化能。
二、基本原理有些自催化反应有可能使反应体系中某些物质的浓度随时间(或空间)发生周期性的变化,这类反应称为化学振荡反应。
最著名的化学振荡反应是1959年首先由别诺索夫(Belousov)观察发现,随后柴波廷斯基(Zhabotinsky)继续了该反应的研究。
他们报道了以金属铈离子作催化剂时,柠檬酸被HBrO3氧化可发生化学振荡现象,后来又发现了一批溴酸盐的类似反应,人们把这类反应称为BZ振荡反应。
例如丙二酸在溶有硫酸铈的酸性溶液中被溴酸钾氧化的反应就是一个典型的BZ振荡反应。
典型的BZ系统中,铈离子和溴离子浓度的振荡曲线如图1所示。
对于以BZ反应为代表的化学振荡现象,目前被普遍认同的是Field,Körös和Noyes在1972年提出的FKN机理。
FKN机理提出反应由三个主过程组成：过程A (1) Br-＋BrO3-＋2H+→HBrO2＋HBrO(2) Br-＋HBrO2＋H+→2HBrO过程B (3) HBrO2＋BrO3-＋H+→2BrO2＋H2O(4) BrO2＋Ce3+＋H+→HBrO2＋Ce4+(5) 2HBrO2→BrO3-＋H+＋HBrO过程C (6) 4Ce4+＋BrCH(COOH)2＋H2O＋HBrO→2Br-＋4Ce3+＋3CO2＋6H+过程A是消耗Br-,产生能进一步反应的HBrO2,HBrO为中间产物。
过程B是一个自催化过程,在Br-消耗到一定程度后,HBrO2才按式(3)、(4)进行反应,并使反应不断加速,与此同时,Ce3+被氧化为Ce4+。
HBrO2的累积还受到式(5)的制约。
过程C为丙二酸溴化为BrCH(COOH)2与Ce4+反应生成Br-使Ce4+还原为Ce3+。
过程C对化学振荡非常重要,如果只有A和B,就是一般的自催化反应,进行一次就完成了,正是C的存在,以丙二酸的消耗为代价,重新得到Br-和Ce3+,反应得以再启动,形成周期性的振荡。
化学振荡实验探究实验报告
化学振荡实验探究实验报告化学振荡实验探究实验报告一、引言化学振荡实验是一种经典的化学实验，通过观察反应物浓度的周期性变化，展示了化学反应中动态平衡的特点。
本实验旨在探究化学振荡实验中的反应机理，并通过实验数据分析来验证理论模型的有效性。
二、实验方法1. 实验材料本实验所需材料包括：硫酸、过硫酸铵、亚硫酸钠、甲酸、酒精、酚酞指示剂等。
2. 实验步骤（1）准备试剂：按一定比例配制硫酸、过硫酸铵、亚硫酸钠、甲酸等试剂溶液。
（2）装置实验装置：将试剂溶液倒入两个反应瓶中，分别加入酒精和酚酞指示剂。
（3）开始实验：将两个反应瓶连接起来，通过橡胶管使两个反应瓶中的溶液可以交换。
（4）观察记录：观察反应液颜色的变化，记录下颜色变化的时间间隔。
三、实验结果与分析实验中观察到反应液的颜色会周期性地变化，从无色到红色再到无色，反复循环。
通过记录颜色变化的时间间隔，我们可以得到一系列数据。
基于实验数据，我们可以绘制反应物浓度随时间变化的曲线图。
根据实验结果，我们可以发现反应物浓度在一定时间范围内呈现周期性的振荡变化。
这种振荡现象是由于反应物浓度的周期性变化导致的。
根据化学动力学理论，化学振荡实验中的振荡现象可以通过反应速率的周期性变化来解释。
在实验中，过硫酸铵和亚硫酸钠反应生成硫酸根离子和亚硫酸根离子，同时过硫酸根离子氧化甲酸生成二氧化碳和水。
这两个反应是竞争性的，而且反应速率随着反应物浓度的变化而变化。
具体而言，当过硫酸根离子浓度较高时，过硫酸根离子与亚硫酸根离子反应生成硫酸根离子，使得反应物浓度下降。
而当亚硫酸根离子浓度较高时，过硫酸根离子与甲酸反应生成二氧化碳和水，使得反应物浓度上升。
这种竞争性反应导致了反应物浓度的周期性振荡变化。
四、实验结论通过本实验的观察和数据分析，我们得出了以下结论：1. 化学振荡实验中，反应物浓度会周期性地变化，呈现振荡现象。
2. 化学振荡实验中的振荡现象可以通过反应速率的周期性变化来解释。
化学振荡实验报告
化学振荡实验报告化学振荡实验报告引言：化学振荡实验是一种引人注目的实验现象，其通过不断变化的颜色和化学反应速率的周期性变化，展示了化学系统的动态行为。
本实验旨在研究化学振荡反应的机制和影响因素，并探讨其在生物学、医学等领域的应用潜力。
实验材料与方法：本实验所需材料包括：亚硫酸钠、碘化钾、淀粉溶液、稀硫酸、酒精灯、试管、滴管等。
实验过程如下：1. 准备两个试管，分别加入适量的亚硫酸钠溶液和碘化钾溶液。
2. 将淀粉溶液加入其中一个试管中，并加入少量稀硫酸。
3. 用酒精灯加热两个试管底部，使其温度保持在40-50摄氏度。
4. 同时向两个试管中滴加相同体积的碘化钾溶液，观察反应现象。
实验结果：在实验过程中，我们观察到了明显的颜色变化和反应速率的周期性变化。
开始时，两个试管中的溶液呈现无色状态。
随着滴加碘化钾溶液，其中一个试管中的溶液迅速变为蓝色，而另一个试管中的溶液则仍然保持无色。
然而，随着时间的推移，蓝色溶液逐渐褪色，再次变为无色，而另一个试管中的溶液则开始显现蓝色。
这种周期性的颜色变化持续进行，直到反应完全停止。
实验讨论：化学振荡实验的周期性变化是由于反应物浓度的周期性变化所导致的。
在本实验中，亚硫酸钠和碘化钾是反应的关键成分。
开始时，亚硫酸钠的浓度较高，而碘化钾的浓度较低。
因此，当碘化钾滴加到亚硫酸钠溶液中时，反应迅速发生，产生蓝色复合物。
然而，随着反应的进行，亚硫酸钠的浓度逐渐降低，碘化钾的浓度逐渐增加，导致反应速率逐渐降低。
最终，亚硫酸钠的浓度降至一定程度，无法继续维持反应，从而使反应停止。
化学振荡实验的周期性变化还受到温度的影响。
在本实验中，加热试管底部可以提高反应速率，加快颜色变化的周期。
这是因为温度的升高可以增加反应物的分子动力学能量，促使反应发生。
因此，控制温度是实验中重要的操作步骤之一。
实验应用：化学振荡反应的周期性变化在生物学、医学等领域具有广泛的应用潜力。
例如，在药物释放系统中，可以利用化学振荡反应的周期性变化来控制药物的释放速率。
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二.重要成果
B2Z反应原理：
对于铈催化 KBrO32C3H 4 O42H 2 SO4 体系的振荡 反应, 实验 发现 Ce3+ 和 Ce4+ 浓度不停的发生着周期 性变化, 溶液一会 儿呈红色( 产生过量的 Ce3+ ) , 一 会儿呈蓝色( 产生过量的 Ce4+ ) , 像钟摆一样作规则 的时间振荡( 化学振荡或化学钟) .
一．简史
1832 年, 洛森希尔德发现放在玻璃瓶内水中的 黄磷周期的放 光, 这种振荡依赖于瓶塞漏气的情况. 1896 年, 李塞根发现所谓的李塞根环( 空间振荡) . 1899 年, F. W. Ostwald 指出, 铁丝溶解在硝酸溶液 中会产生 类似神经兴奋的现象( 即所谓铁神经0) . 1903 年, 布内迪许和马依尔指出, 双氧水在金属汞 表面上的 分解反应有类似心脏跳动的现象存在. 以 上均为多相反应中 的振荡现象. 一般认为, 均相体系 不会有浓度振荡, 否则与热 力学第二定律相矛盾.
实质：
丙二酸溴氧化反应中, 某些组分的浓度会随时 间作周期变化, 还会形成规 则的同心圆形或螺旋状 的卷曲花纹波, 呈现出一幅幅红蓝相间的动力学 画面, 称为化学波. 这种自发产生时间或空间上高度有 序状态的现象就是 自组织现象. Ce3+ 和 Br- 的浓度还可能随时间作不规则非周期振荡, 称为 化学混沌, 它是一种宏观无序、微观有序的自组织现象. 宏 观解释通常基 于以反应机理为基础的宏观速率方 程 . 从微观来看, 这是亿万分子从无序自发地组织起来, 按照确定的时空变化 协同动作的结果, 使某些组分的浓度能够在特定的时空领域内步调一致 地增多或减少, 形成宏观的有序结构. 这可以说是一 种新的相干效应, Prigogine 把这种形式称为是一种生命的前躯或一种前生物的适应机制, 而 M. Eigen 却认为是在生命起源和发展中的化学进化 阶段和生物学进 化阶段之间有一个分子自组织过程 或分子自组织进化阶段 .
4.其他应用：
在化学振荡基础上发展起来的电化学振荡在理论研究和实践 中应用更加广泛, 如仿生学、临床医学、食品检测、环境保 护等.
四.展望
随着对化学振荡反应的深入研究, 其应用领域 愈来愈广 . 例如, ( 1) 超痕量、超灵敏干扰物质的 研究. 除蔡汝秀等对超痕量 H 2 O2 的干扰研究外, 此 方面的报道很少. 对于浓度低于 10- 10 mol/ dm3 的 干扰 物质, 研究它们对振荡反应的影响及其作用机 理, 将有助于揭示生命运动 的规律; （2) 药物对振荡 反应体系的影响研究. 由于化学振荡与生物振荡的 相似 性, 人们认识到生命现象和非生命现象之间遵 循某些相同的规律. 通过研 究药物对化学振荡反应 产生的干扰、对生命系统的周期性现象更深刻的 认 识, 可为医学的发展提供重要信息; （3) 寻找灵敏度 高、选择性好的振荡反应体系. 研究这些振荡反应机 理 可为非线性科学的建立、发展起推动作用. 可以预见, 化学振荡在食品检测与控制、环境保护、生 物信息传递、生 物神经活动过程等领域都会有广阔 的发展前景.
1910 年, 洛特卡提出了只包含一步自催化反应 的振荡反应序 列模型: ( A) y A, A+ X y 2X, X y P,这是一个阻尼振荡反应. 反 应中, 物质( A) 以恒定速 率进入反应体系而以 A 表示; A 以自 催化反应的方 式转变为 X; X 以一级反应的形式消失. 1920 年, 他 又提出包含两步自催化反应的振荡反应序列模型: A+ X y 2X , X+ Y y 2Y, Y+ By E+ B; 在反应中, A自催化反应转 化为 X, X 又自催化转化为 Y, 最后 Y 以一级反应的形式消失. 洛特卡的振荡反应模型统 治着振荡反应理论领域近 50 年. 从 20 世纪 20 年代至 60 年代初期, 在洛特卡理 论的基础上 向前探索, 发现了大量新的振荡反应. 例 如, 1921 年, 布雷发 现在碘酸2碘水催化双氧水分解 反应中氧的生成速率和溶液 中的碘的浓度都呈周期变化. 不过, 这些开放系统中的现象由 于无法用熵增 原理来解释, 未能引起化学家们的足够重视. 振 荡反 应的现代研究处于大发展的前夜.
1964 年, 高希和钱斯首先发现酵母细胞的悬浮 液在某些条件 下会产生 NADA 浓度的阻尼振荡, 紧 接着在酵母细胞的提取 液中观察到浓度振荡, 而且 在适当的条件下会发生无阻尼振 荡. 这一发现使人 们对于化学振荡反应的研究兴趣剧增, 从此 开始了 振荡反应研究的大发展期. 此后又发现, 在细胞内的 许多化合物或离子浓度发生着周期变化. 可以说, 生化振荡现 象的研究极大地推动了化学振荡反应的研究 .
研究最多的生物振荡主要有糖酵解以及 cAMP ( 环腺苷酸) 控制系统中的胞内钙循环振荡. 根据生 物膜或人工膜对某些 分子( 乙醇、糖类、胺等) 具有独 特的电位振荡特征来模拟 味觉、嗅觉的生物过程, 作 为识别分子的信号来模仿味觉和 嗅觉器官, 其中味 觉传感器的研究在模拟生物膜模型、离子 在生物膜 中转移机理等仿生学研究领域具有重要意义.
研究表明, 上述体系远离平衡态, 依靠 Br- 、BrO-3，竞相与H BrO2 反应, 通过其中发生的 A 和 B两个过程来完成. 其中A 过程是消耗 Br- , 当[ Br- ]下降到某临界值( 5 @10- 6 @[ BrO-3 ] ) , 会导致 A 过程变为 B 过程, 在 B 过程中, Ce( Ô ) 又会使 Br- 再 生, 当[ Br- ] 增加到某临界值后, 体系 又重新回到 A 过程. 哪一种过程占优势, 取决于体系中的[ Br]. 被消耗的可由 BrO氧化 Ce ( Ô ) 的还原产物Ce( Ó ) 重新生 成, 整个体系便在两个过程间振荡, 表现为 Ce( Ô ) 和[ Br- ] 不停的发生变化. 振荡反应 直到 BrO-3 耗尽为止. 反应如下:
（2）、体系必须远离平衡态 体系处于平衡而未 受 干扰 ( 如物质、能量、信息交换 ) , 它永远不会 离 开平衡态.
因为这时实际浓度与平衡浓度之差为零, 反应推动力为零, 反应达到极限, 熵值已增至极大, 无序度也增至极大. 因此, 系统处于平衡态或近平衡 态时, 由于自发过程总是使系统 的熵增加, 而熵是系 统无序度的一种量度, 所以系统不可能 产生化学振 荡出现有序的耗散结构. 远离平衡时, 体系具有 足够 的反应推动力, 非平衡态才有可能失去稳定性, 从无 序 自发地转化为有序, 形成耗散结构. Prigogine 指 出, 非平衡 是有序之源, 它指明了从无序向有序转化 的重要途径和条 件.
三.化学振荡反应的应用
1.在分析化学中的应用
2.在生命科学中的应用 3. 在生物学中的应用 4. 其他应用
1. 在分析化学中： 当体系中存在着浓度振荡频率与催化剂浓度之 间存在依赖关 系时, 或当某些微量或痕量化学物质 影响化学振荡反应的振 幅、频率、诱导期等, 其浓度 与振荡曲线的某一参数的改变 量之间存在依赖关系 时, 就可测定这些微量或痕量物质的浓 度. 目前, 化 学振荡反应在分析测试中的应用主要是集中在 两个 振荡体系中, 即 B2Z 振荡和铜体系 ( 由 Orban, Epstein 等人建立) 振荡反应.
（4）体系必须有某些非线性动力学过程
开放体系、远离平衡态是形成有序结构的外部条件, 但系 统内部还必须 具有非线性的反馈机制: ( 1) 自催化式 的反应; ( 2) 反应产物活化反应系 列在自身前面出现 的化合物; ( 3) 反应产物钝化反应系列中出现的抑制 剂 . 这是一种自我复制、自我放大的变化机制. 如 激光中的受激辐射, 生 物体系中的繁殖, 化学反应中 自催化或交叉催化等都存在适当的非线性 反馈步 骤, 包含着大量粒子协同动作的相干状态, 在自然界 中发挥着重要 作用. 其中一种理想化的自催化反应 A+ nX y ( n+ 1) X, 随着反应的进行, 就会有更多的 X 生成, 由于 X 参与反应本身, 它的增加会导致反 应速度 迅速上升, 产生更多的 X, 如此循环, 最终可 导致失稳现象. 在无序状态失 稳和导致有序状态产生过程中, 涨落 ( fluctuation) 起着重要的作用. 对于 任何一个宏观系统, 涨落总是存在的.
提出条件：
Prigogine 在经历了近 20 年的深入探索以后, 于 1969 年提 出了耗散结构理论. 该理论为自然界 以至人类社会中出现的 大量自组织现象的研究提供了坚实的理论基础, 很快受到科 学界的重视. 他指出, 一个开放体系( 不管是物理学、化学还 是生物学系统) 在到达平衡态的 非线性区域时, 一旦体系的 某个参量达到一定阈值后, 通过涨落就可以使体系发生突变, 从无序走向有 序, 产生化学振荡一类的自组织现象. 他提出了 产生有序结构和化学振荡的四个必要条件.
（1）、体系必须开放 体系要产生和获得持续的 振 荡、形成和维持有序, 必须是开放的.
根据热力学第二定律 , 一个孤立、封闭体系的 熵总是增加的, 即体系 总是趋向于无序, 最终达到热 平衡状态. 只有一个开放体系, 才有可 能同外界 交换物质、能量与信息形成有序结构. 即从外界向体 系输 入一个足够强的负熵流 ( deS < 0 , 即加入反应物等使体系的自由能 或有效能不断增加而达到 ) , 以不断地提高体系的有序度, 它是消耗 外界有效物质与能量的过程; 同时, 从体系向外界输出正熵流 ( diS > 0, 即排出生成物等使体系的无效能不断减少而达到) , 以不断地减少 体系的无序度, 它是发散体 系无效物质与能量的过程. 从而使体系的 总熵量增 长为零或负值 ( dS 0 ) . 这样的一耗一散, 就有可 能在远 离平衡的条件下呈现不稳定性, 从而自发发 展到某种时空有序状态, Prigogine 把这种状态称为 耗散结构, 因为在同样的外界条 件下, 体系必须能在两个不同的稳定状态下存在.
所谓系统处于稳定状态, 是指所有外部参数都达到恒 定值, 并且在参 数发生微小变化( 例如滴入一滴酸 ) 后仍能恢复原状而不转变成一个 新的状态. 双稳化 学系统的显著特点是: 当外部条件 ( 或参数 ) 改变 时, 可能出现奇异的滞后现象, 体系可以存在于临界 点 A 和 B 之间的 任何状态. 理论分析和计算表明, 在双稳化学体系中, 加入能产生滞后 的化学试剂, 如 在碘酸盐2亚砷酸盐体系中, 加入亚氯酸盐就可能诱 发 振荡. M. 器、亚氯酸盐振荡器.