表面活性劑在非線性化學動力學中的應用省公開課金獎全國賽課一等獎微課獲獎課件

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

表面活性劑對溶液均相振蕩反應影響溶液均相振蕩反應，均為氧化還原反應，是純粹由化學反應形成振蕩，普通按氧化劑進行更細分類，并以首先發(fā)覺者名字命名，如氧化劑為溴酸鹽時，則稱為Belousov—Zhabotinskii反應(簡稱B—Z反應)。2/11溴酸鹽振蕩器是化學振蕩領域中最熟知B—Z反應，可分為有、無金屬催化劑兩類。因為含有聚氧乙烯鏈表面活性劑中醚氧可與金屬離子配位，故可改變金屬離子性質，從而對金屬離子催化B—Z反應有一定影響。3/11曾有文件報道了表面活性劑在臨界膠束濃度(CMC)附近對振蕩反應影響。試驗發(fā)覺，在錳催化及非催化B—Z反應中，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影響不一樣。表面活性劑膠束形成改變了反應微環(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，發(fā)覺其重復性變差。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奇異現(xiàn)象。這種由少許物質加入而顯著地改變振蕩反應重復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物依據(jù)。由此也表明，不一樣表面活性劑因為組成、結構差異，對同一振蕩反應影響也是有特征。4/11(二)由表面活性劑引發(fā)化學振蕩反應表面活性劑不但對已知振蕩反應有影響，而且還能引發(fā)原本不振蕩化學體系產(chǎn)生振蕩反應，且表面活性劑濃度遠小于有機底物濃度。文件[4]曾報道過一類由濃度相當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振蕩反應。不加表面活性劑時，此體系無化學振蕩現(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)振蕩原因是因為表面活性劑膠團對反應中間物溴增溶作用及與金屬離子催化劑絡合作用結果。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)化學振蕩。5/11(三)以表面活性劑為關鍵組分液膜振蕩器

液膜振蕩器是以表面活性劑為關鍵組分，并以表面活性劑為分類標準，它表現(xiàn)了表面活性劑在穿越油水界面擴散時，伴伴隨形態(tài)改變，自發(fā)產(chǎn)生界面性質周期改變，本質也是一個由相轉移產(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鍵組分，設計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；在試驗裝置和監(jiān)測伎倆上，也進行了改進，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靈敏度與重復性。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動力學研究中應用不但有利于新型化學振蕩器設計，便于了解復雜反應機理，而且亦可促進非線性化學動力學在模擬生物體系周期現(xiàn)象、降低能耗、提升化學反應選擇性等方面產(chǎn)生廣泛應用。所以，它含有