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振動反応が起こる原理を説明してください

red********さん

2011/12/1215:36:50

振動反応が起こる原理を説明してください

学校ではマロン酸を使った振動反応の実験をしました
高校化学の知識しかない者にもわかるように説明していただけると嬉しいです

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ベストアンサーに選ばれた回答

brv********さん

2011/12/1322:38:09

高校でBZ反応の研究をしているものです。
高2です。

セリウム型BZ反応の場合を具体的に説明します。
全体としては、臭素酸イオン(BrO3-)をマロン酸(MA)が還元し、より酸化数が低い臭素化合物が生成する反応です。セリウムイオンが触媒の役割を果たします。

細かく見ると、BZ反応は素反応式10本ほどから成っていますが(FKNメカニズム)、3つの大きな過程に分けられます。便宜的にA,B,Cと呼ぶこととしましょう。
Aは臭素のオキソ酸をBr-が還元する過程です。
Bは非線形性を持つ自己触媒過程であり、亜臭素酸(HBrO2)とセリウムイオンの酸化が急速に(指数関数的な速度で)起こります。
CはMAがセリウムイオンがMAにより還元される過程です。

BとCにより、セリウムイオンの価数が+3と+4の間を行ったり来たりし、反応液の色と酸化還元電位の振動が起こります。

鍵を握っているのはインヒビタ(inhibitor)のBr-です。AにおいてBr-はHBrO2を還元してその濃度を低下させるので、Br-はBの進行を抑制する作用を持ちます。

還元状態のセリウムイオンが支配的

AでBr-が消費され、Bの抑制が外れる

Bでセリウムイオンが急速に酸化され、HBrO2が急速に産生される

酸化状態のセリウムイオンが支配的

Cでセリウムイオンが還元され、Br-が産生される

Bの進行が抑制され、セリウムイオンの酸化が停止する

(最初に戻る)


化学振動は系が平衡状態に収束する過程で現れる散逸構造の一つなので、閉鎖系においては十分な時間経過後に停止します。

↓うちのサイト汗
http://higashi-kagakubu.cocolog-nifty.com/blog/2011/10/post-c072.ht...
↓Scholarpedia(英語)
http://www.scholarpedia.org/article/Belousov-Zhabotinsky_reaction

質問した人からのコメント

2011/12/16 09:53:52

ありがとうございました

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