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為何化學反應不會達到穩定？大自然如何在化學中創造變化！
在我們日常生活中，化學反應似乎總是朝著某種穩定的狀態發展。然而，當涉及到一些特定的化學反應時，這一切卻呈現出截然不同的景象。這些反應，稱為化學振盪反應，是一種化學系統的復雜混合物，其中一個或多個組件的濃度會週期性變化。這些反應展示了非平衡熱力學的特點，並且為我們理解大自然的變化提供了重要的視角。
這些反應表明，化學反應不必受到平衡熱力學行為的主導。
化學振盪反應的代表包括著名的Belousov–Zhabotinsky反應（BZ反應）、Briggs–Rauscher反應及Bray–Liebhafsky反應。這些反應不僅有趣，還具有重要的科學意義，因為它們顯示出化學系統的動態與變化是如何抵抗達到穩定狀態的。
振盪反應的歷史
科學史上，對這些可振盪反應的早期證據遭遇了極大的懷疑。早在1828年，G.T. Fechner就發表了一份報告，描述一個化學系統中的振盪現象，包括產生了振盪電流的電化學電池。接著在1899年，W. Ostwald觀察到在酸中鉻的溶解速率會周期性交替增減。然而，當時被認為只存在於非均質系統中，而均質振盪系統則被認為是不存在的。隨著20世紀的推進，這項研究的局限性成為了當時科學界的共識。
“振盪反應的系統不會圍繞一個終極平衡的位置振盪，因為這樣的振盪會違反熱力學第二定律。”
直到1970年代中期，振盪化學反應及非線性化學動力學的系統研究才逐漸成型。在這些系統中，釋放能量的反應可以遵循至少兩條不同的途徑，並在不同途徑之間定期切換。這種行為讓科學家們開始研究化學反應的內部動力學。
數學模型與機制
數學家和化學家的模型表明，某些反應中間產物的濃度會出現振盪。這些模型包括Lotka-Volterra模型、Brusselator和Oregonator（後者特別用來模擬Belousov-Zhabotinsky反應）。在這些反應中，中間體的濃度會直接影響反應的路徑選擇，從而導致新穎的動態行為。
“這些模型不僅僅幫助我們理解化學振盪現象，也為我們深入了解非均衡系統提供了理論基礎。”
化學振盪反應類型
Belousov–Zhabotinsky (BZ)反應
Belousov–Zhabotinsky反應是一種著名的振盪化學系統。這一反應包含了溴和酸的成分，是研究自組織模式的一個重要例子。Boris Belousov在1950年代首次描述了這一現象，其中兩種不同的氧化態的鈰離子進行周期性減少和氧化，從而使溶液顏色在黃色和無色之間變化。
Briggs–Rauscher反應
Briggs–Rauscher反應是一個顯著的化學振盪反應，以其精彩的顏色變化而著稱。新鮮製備的無色溶液會逐漸變為琥珀色，再突然變為深藍色，然後又迅速褪色，整個過程持續重複。這種色彩的變化使其成為觀察和學習化學的重要示範。
Bray–Liebhafsky反應
Bray–Liebhafsky反應由W.C. Bray於1921年首次描述，這是一個化學明鐘反應，其涉及碘的氧化和還原過程。這一反應展現出化學變化的周期性，並且為我們理解化學動力學提供了基礎。
從這些例子中，我們不禁要問，這些看似不斷變化的化學反應背後，究竟隱藏著多少自然界的奧秘與智慧呢？
