表面活性劑在非線性化學(xué)動力學(xué)中的應(yīng)用省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎?wù)n件

表面活性劑在非線性化學(xué)動力學(xué)中應(yīng)用環(huán)科031032424306-0324243101/11(一)

表面活性劑對溶液均相振蕩反應(yīng)影響溶液均相振蕩反應(yīng)，均為氧化還原反應(yīng)，是純粹由化學(xué)反應(yīng)形成振蕩，普通按氧化劑進(jìn)行更細(xì)分類，并以首先發(fā)覺者名字命名，如氧化劑為溴酸鹽時(shí)，則稱為Belousov—Zhabotinskii反應(yīng)(簡稱B—Z反應(yīng))。2/11溴酸鹽振蕩器是化學(xué)振蕩領(lǐng)域中最熟知B—Z反應(yīng)，可分為有、無金屬催化劑兩類。因?yàn)楹芯垩跻蚁╂湵砻婊钚詣┲忻蜒蹩膳c金屬離子配位，故可改變金屬離子性質(zhì)，從而對金屬離子催化B—Z反應(yīng)有一定影響。3/11曾有文件報(bào)道了表面活性劑在臨界膠束濃度(CMC)附近對振蕩反應(yīng)影響。試驗(yàn)發(fā)覺，在錳催化及非催化B—Z反應(yīng)中，改變加入TX—100濃度，在CMC附近振蕩參數(shù)有顯著突變。這就深入說明了，表面活性劑單體與膠束對振蕩反應(yīng)影響不一樣。表面活性劑膠束形成改變了反應(yīng)微環(huán)境，從而產(chǎn)生了振蕩參數(shù)突變。在用另外幾個表面活性劑代替TX—100時(shí)，發(fā)覺其重復(fù)性變差。尤其是陰離子表面活性劑與帶正電荷金屬催化劑締合，會出現(xiàn)振蕩與間歇攪拌相關(guān)奇異現(xiàn)象。這種由少許物質(zhì)加入而顯著地改變振蕩反應(yīng)重復(fù)性事例為說明一些非線性微分方程對初值改變敏感性提供了實(shí)物依據(jù)。由此也表明，不一樣表面活性劑因?yàn)榻M成、結(jié)構(gòu)差異，對同一振蕩反應(yīng)影響也是有特征。4/11(二)由表面活性劑引發(fā)化學(xué)振蕩反應(yīng)表面活性劑不但對已知振蕩反應(yīng)有影響，而且還能引發(fā)原本不振蕩化學(xué)體系產(chǎn)生振蕩反應(yīng)，且表面活性劑濃度遠(yuǎn)小于有機(jī)底物濃度。文件[4]曾報(bào)道過一類由濃度相當(dāng)于金屬催化劑表面活性劑引發(fā)鈰催化溴酸鹽氧化糖類化學(xué)振蕩反應(yīng)。不加表面活性劑時(shí)，此體系無化學(xué)振蕩現(xiàn)象，僅有表面活性劑而無糖類底物也不會產(chǎn)生振蕩。表面活性劑引發(fā)振蕩原因是因?yàn)楸砻婊钚詣┠z團(tuán)對反應(yīng)中間物溴增溶作用及與金屬離子催化劑絡(luò)合作用結(jié)果。鈰離子催化酸性高猛酸鹽氧化糖類體系中加入少許表面活性劑也可引發(fā)化學(xué)振蕩。5/11(三)以表面活性劑為關(guān)鍵組分液膜振蕩器

液膜振蕩器是以表面活性劑為關(guān)鍵組分，并以表面活性劑為分類標(biāo)準(zhǔn)，它表現(xiàn)了表面活性劑在穿越油水界面擴(kuò)散時(shí)，伴伴隨形態(tài)改變，自發(fā)產(chǎn)生界面性質(zhì)周期改變，本質(zhì)也是一個由相轉(zhuǎn)移產(chǎn)生阻抑振蕩。界面就象一個門坎，過此門坎，表面活性劑就要發(fā)生單體與聚集體之間形態(tài)改變。6/11文件以辛基苯基聚氧乙烯醚非離子表面活性劑為關(guān)鍵組分，設(shè)計(jì)出一類新型液膜振蕩器。它與以往磷脂類非離子表面活性劑型液膜振蕩器主要差異，在于表面活性劑不會水解，是純粹非離子型液膜振蕩器；在試驗(yàn)裝置和監(jiān)測伎倆上，也進(jìn)行了改進(jìn)，如用一對鉑電極代替加鹽橋一對Ag／AgCl電極，用雙套管式小燒杯取代U型管，不但使裝置簡化，易于操作，而且大大提升了試驗(yàn)靈敏度與重復(fù)性。這對于用液膜振蕩器模擬生物體系神經(jīng)感覺傳遞及各種周期現(xiàn)象無疑是非常有益。7/11總而言之，表面活性劑在非線性化學(xué)動力學(xué)研究中應(yīng)用不但有利于新型化學(xué)振蕩器設(shè)計(jì)，便于了解復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理，而且亦可促進(jìn)非線性化學(xué)動力學(xué)在模擬生物體系周期現(xiàn)象、降低能耗、提升化學(xué)反應(yīng)選擇性等方面產(chǎn)生廣泛應(yīng)用。所以，它含有