B-Z反應

B-Z 反應（Belousov-Zhabotinsky 反應）， 嘛稱BZ 反應、B-Z 振盪反應（BZR）， 是一類出名的化學振盪反應，嘛是非常衡熱力學的經典例。伊有足濟版本的，其中上捷看著的反應是趨勢催化劑的時陣，丙二酸佇咧稀硫酸水溶液中被鋪酸鹽氧化的反應，方程式如下：

$ $ 二 H ^ { + } + 三 CH _ { 二 } ( COOH ) _ { 二 } + 二 BrO _ { 三 } ^ {-} \ rightarrow 二 BrCH ( COOH ) _ { 二 } + 三 CO _ { 二 } + 四 H _ { 二 } O \ , $ $

歷史

這條反應首先佇咧二十世紀五空年代由前蘇聯 Belousov（毋通洛索夫）佇咧研究三更酸循環的時陣發現，上頭仔催化劑是 Ce 四 + / Ce 三 +，抑原劑是 lê-bóng 酸。反應液在無色和黃色兩種狀態之間發生周期性的振盪，振盪頻率隨溫度衝懸來增加。這一時期普遍認為化學振盪反應是無可能發生的，莫洛索夫的這一結果嘛自然袂受重視，兩改投稿攏以「無法度解說機理」佮「無可能」的原因佇予人退倒轉來，尾仔干焦發表佇一个無知名的期刊頂頭，予別洛索夫本人的信心大大受挫。生物化學家 Schnoll 捌勸別洛索夫繼續伊的研究，毋過款勸並不奏效，莫洛索夫猶是執意宣佈從此淡出科學研究，閣將這反應的原始資料交予矣 Schnoll。一九六一年，前蘇聯的生物物理學畢業生包鮑廷斯基（Zhabotinsky）佇咧 Schnoll 的指導下重新研究這个反應，用丙二酸代替了 lê-bóng 酸，而且愛對這个反應的機理作了一寡解說。

一九六九年，普里高津提出消磨結構理論，伊清楚解說矣振動反應發生的原因，使 B-Z 反應重新回歸研究的焦點。伊認為，佇體系遠離平衡的時陣，就因為無平衡非線性的時陣，無序齊勻並無一定穩定。因為家己非線性動力學的機制，無爽快齊勻會使失去穩定性，產生宏觀的時空有序結構，這嘛就是消磨結構。一九七一年，Field、Körös、Noyes 等人對反應機理閣較進一步的闡明，提出俄勒岡模型的（FKN）， 用以解說 B-Z 反應著誠濟性質。伊十分複雜，包含十八个基元反應，因為按呢只有藉助近近的方法才會當解出這款問題。

現象

反應溶液出現兩種色水交替。若溶液深度較淺，閣會發生類似波的干涉的現象，兩種色水的波交替擴散。和電磁波無仝款，仝款色水的波接觸了後會消失。

原理

著 B-Z 反應機理的解說有誠濟種。佇一个版本內底，總反應包含兩个過程 A 和 B，A 過程是雙電子轉移的離子反應，B 過程牽連著自由基佮單電子轉移。$ Br ^ {-} \ , $ 濃度超過臨界濃度時主要發生 A 過程，低佇咧臨界的濃度的時主要發生 B 過程。鋪離子是遮的控制物種：A 過程中消磨抹離子生做摃單質，予抹離子濃度降低，低佇咧臨界的濃度的時主要發生 B 過程。B 過程中烏影根離子氧化金屬離子，嘛生做摃單質。而後（亦有人稱此為 C 過程）鋪單質佮懸價金屬離子氧化有機底物，得著還原態金屬離子佮粉離子，予抹離子濃度提懸，閣再發生 A 過程。就按呢體系佇咧 A、B、（C）過程之間幌甲。封閉系統內這款的振盪會當繼續上千改，反應過程中毋免補充反應物，所以這類反應為化學波的研究提供真大方便。

A 過程的總反應：$ BrO _ { 三 } ^ {-} + 五 Br ^ {-} + 六 H ^ { + } \ rightarrow 三 Br _ { 二 } + 三 H _ { 二 } O \ , $

分步：

$ BrO _ { 三 } ^ {-} + Br ^ {-} + 二 H ^ { + } \ rightarrow HBrO _ { 二 } + HOBr \ , $

$ HBrO _ { 二 } + Br ^ {-} + H ^ { + } \ rightarrow 二 HOBr \ , $

$ HOBr + Br ^ {-} + H ^ { + } \ rightarrow Br _ { 二 } + H _ { 二 } O \ , $

B 過程的總反應：$ 二 BrO _ { 三 } ^ {-} + 十二 H ^ { + } + 十 Ce ^ { 三 + } \ rightarrow Br _ { 二 } + 六 H _ { 二 } O + 十 Ce ^ { 四 + } \ , $

分步：

$ BrO _ { 三 } ^ {-} + HBrO _ { 二 } + H ^ { + } \ rightarrow 二 BrO _ { 二 } \ cdot + H _ { 二 } O \ , $

$ BrO _ { 二 } \ cdot + Ce ^ { 三 + } + H ^ { + } \ rightarrow HBrO _ { 二 } + Ce ^ { 四 + } \ , $，以上牽連亞鷹酸的兩步為自催化步驟

$ 二 HBrO _ { 二 } \ rightarrow HOBr + BrO _ { 三 } ^ {-} + H ^ { + } \ , $

$ 二 HOBr \ rightarrow HBrO _ { 二 } + Br ^ {-} + H ^ { + } \ , $

$ HOBr + Br ^ {-} + H ^ { + } \ rightarrow Br _ { 二 } + H _ { 二 } O \ , $

Ce 四 + 佮 Br 二氧化丙二酸，比如講：

$ Br _ { 二 } + CH _ { 二 } ( COOH ) _ { 二 } \ rightarrow BrCH ( COOH ) _ { 二 } + Br ^ {-} + H ^ { + } \ , $

俄勒岡振子

R . M . Noyes 和 R . J . Fields 佇一九七四年提出一个五步的簡化機理，號做俄勒岡振子 ( Oregonator )，是由俄勒岡大學（Oregon）佮振盪器（Oscillator）形成的組合詞。這个機理表示講。

• $ BrO _ { 三 } ^ {-} + Br ^ {-} + 二 H ^ { + } \ rightarrow HBrO _ { 二 } + HOBr \ , $
• $ HBrO _ { 二 } + Br ^ {-} + H ^ { + } \ rightarrow 二 HOBr \ , $
• $ BrO _ { 三 } ^ {-} + HBrO _ { 二 } + H ^ { + } \ rightarrow 二 HBrO _ { 二 } + 二 Ce ^ { 四 + } \ , $
• $ 二 HBrO _ { 二 } \ rightarrow BrO _ { 三 } ^ {-} + HOBr \ , $
• $ HOOCCH _ { 二 } COOH + Ce ^ { 四 + } \ rightarrow fBr ^ {-} \ , $

反應的底物包括石頭酸鹽、硫酸銨（抑是硫酸高鴻）、 丙二酸佮稀硫酸，其中不可改變的底物是趨酸鹽。金屬離子一般為 Ce 抑是 Mn（用硫酸抹作原料）， 但是嘛會當是 Fe、Ru、Co、Cu、Cr、Ag、Ni、Os 形成的配離子。丙二酸嘛會使用其他的原劑替代。

反應器皿著愛清氣，試劑嘛需要盡量純淨，尤其是鴟鴞酸鉀。其他鹵素形成的含氧酸鹽佮陰離子，譬如講氯離子，會對反應產生干擾。

B-Z 反應通常加入鄰二氮菲亞鐵離子（ferroin）作指示劑，伊是鄰二氮菲佮亞鐵離子的配合物，佇還原態為紅色，氧化態為藍色。四價被離子為黃色，價數𫞼起來無色，因此綜合起來的效果是：氧化態綠色，猶原態紅色。

參見

• 俄勒岡振子方程
• 激發介質
• Briggs-Rauscher 反應

外部連結

• 一寡關於著 B-Z 反應的英文網站：[一]、[二]、[三]、[四]、反應機理，圖片：[五]，視頻：[六]
• B-Z 振盪反應實驗：[七]、[八]、[九]（中文）