第４２卷　第６期 陕西师范大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．６

　２０１４年１１月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｎｏｖ．，２０１４　

文章编号：１６７２４２９１（２０１４）０６００４５０５

收稿日期：２０１４０８２６

基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１３ＪＱ２０２１）

第一作者：侯玉龙，男，硕士研究生，研究方向为化学振荡及智能高分子等．Ｅｍａｉｌ：ｈｏｕｙｕｌｏｎｇ１１１５＠１６３．ｃｏｍ

　通信作者：胡道道，男，教授，博士研究生导师．Ｅｍａｉｌ：ｄａｏｄａｏｈｕ＠ｓｎｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

有机弱酸盐对狆犎振荡反应的影响

侯玉龙１，杨　珊１，２，胡道道１

（１陕西师范大学 材料科学与工程学院，陕西 西安７１０１１９；

２渭南师范学院 化学与生命科学学院，陕西 渭南７１４０９９）

摘　要：采用连续流动进样装置研究了苯甲酸钠、山梨酸钾及柠檬酸对ＢｒＯ３－ＳＯ２－３ Ｆｅ（ＣＮ）

４－６

Ｈ＋（简称ＢＳＦ）体系ｐＨ振荡行为的影响．结果表明：这些弱酸盐均具有对体系ｐＨ振幅降低的作

用，且盐浓度与振幅呈线性关系；当弱酸盐达到一定浓度时，振荡消失．弱酸盐对ｐＨ振荡周期具有

一定的缩短作用．弱酸盐对ｐＨ振荡行为的上述影响与其对体系ｐＨ缓冲作用及原盐效应有关．

关键词：ｐＨ振荡；有机弱酸盐；苯甲酸钠；山梨酸钾；柠檬酸

中图分类号：Ｏ６５７．１　 文献标志码：Ａ

犈犳犳犲犮狋狅犳狅狉犵犪狀犻犮狑犲犪犽犪犮犻犱狊犪犾狋狊狅狀狆犎狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀ＨＯＵＹｕｌｏｎｇ

１，ＹＡＮＧＳｈａｎ１，２，ＨＵＤａｏｄａｏ１

（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１０１１９，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；

２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＷｅｉｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｅｉｎａｎ７１４０９９，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｄｉｕｍｂｅｎｚｏａｔｅ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｏｒｂａｔｅ，ａｎｄｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｏｎｐＨｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｏｆ

ＢｒＯ３－ＳＯ２－３ Ｆｅ（ＣＮ）

４－６ Ｈ

＋（ＢＳＦ）ｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｌｏｗｓｔｉｒｒｅｄｓｅｔｕｐ．

ＴｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｐＨｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｄｅｐｒｅｓｓｅｄｂｙｏｒｇａｎｉｃｗｅａｋａｃｉｄｓａｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｗｅｒｅ

ｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｓａｌｔｓ．Ｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｕｌｄ

ｂｅｄｅｐｒｅｓｓｅｄｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙａｓｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓａｌｔｓｉｓｂｅｙｏｎｄｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ

ｌｙ，ｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅｐＨｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｓｈｏｒｔｅｎｅｄｂｙｔｈｅｓｅｓａｌｔｓ．Ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａａｂｏｖｅｍｅｎ

ｔｉｏｎｅｄｃｏｕｌｄｂｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｂｕｆｆｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔａｎｄｐｒｉｍａｒｙｓａｌｔｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｒｅ

ｓｅａｒｃｈｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗｅａｋａｃｉｄｓａｌｔｓｏｎｔｈｅｐＨｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ．

犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐＨｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ；ｏｒｇａｎｉｃｗｅａｋａｃｉｄｓａｌｔｓ；ｓｏｄｉｕｍｂｅｎｚｏａｔｅ；ｐｏｔａｓｓｉｕｍｓｏｒｂａｔｅ；ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ

　　化学振荡是指化学反应在远离平衡态、处于非线

性区时呈现出的一种非线性化学现象，宏观表现是反

应体系中某种物理量（如某组分的浓度）随时间或空

间发生周期性变化［１］．化学振荡在分析化学、生命科

学、生物学、仿生学、临床医学等方面都有应用．目前，

已经报道的化学振荡器有２００多种［２］，可分为ＢＺ振

荡器、ＢＬ振荡器、ＢＲ振荡器、铜催化振荡器、液膜振

荡器、过氧化酶氧化物酶化振荡器以及ｐＨ振荡器

等［３］．在这些化学振荡反应体系中，以ｐＨ振荡作为

驱动体系具有特别广泛的应用．从原理上而言，对ｐＨ

产生响应的物质均可以与ｐＨ振荡体系进行偶合，形

成以ｐＨ为驱动的传感系统．如ｐＨ敏感水凝胶材料

可以在ｐＨ振荡体系中发生周期性的收缩，进而实现

以其为驱动的传感器．如颜色随ｐＨ变化的光子晶

体［４］、构象周期性变化的薄膜材料［５］、自爬行凝胶［６］

等．ｐＨ振荡作为驱动体系时，ｐＨ振幅和周期与刺激

对象对ｐＨ刺激响应性的匹配是至关重要的．因此，

调节ｐＨ振荡振幅和周期等振荡行为对其应用具有

重要的意义．一般而言，对ｐＨ振荡行为的调节可以

通过对体系相关物种浓度及反应体系物料注入速度

的调节实现，然而这种调节往往存在一定的局限性．

基于有机弱盐在一定ｐＨ范围内能形成ｐＨ缓冲对的

特征，本文以ＢｒＯ－３ＳＯ２－３ Ｆｅ（ＣＮ）

４－６ Ｈ

＋（简称ＢＳＦ）

体系ｐＨ振荡为基础，首次系统地研究了苯甲酸钠、

４６　　　 陕西师范大学学报（自然科学版） 第４２卷

山梨酸钾及柠檬酸等有机弱酸盐对ｐＨ振荡周期及

振幅的影响，期望该研究结果为构建更广泛适应性的

ｐＨ振荡体系提供有益借鉴．

１　实验

１．１　仪器与试剂

ＰＰ５０型专业ｐＨ 计（赛多利斯仪器有限公

司），通过ＲＳ２３２接口与计算机连接，使用“串口调

试助手”软件采集ｐＨ 数据．ＢＴ１００１Ｌ型高精度４

通道蠕动泵（保定兰格恒流泵有限公司），ＨＬ２Ｂ型

数显恒流泵（上海沪西分析仪器有限公司），ＭＰ

１０Ｃ型制冷和加热循环槽（上海一恒科学仪器有限

公司）．特制的夹套反应器如图１中所示，液体在烧

杯中的保留体积犞＝６０ｍＬ．

ＫＢｒＯ３、无水 Ｎａ２ＳＯ３、Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６·３Ｈ２Ｏ、浓

Ｈ２ＳＯ４、苯甲酸钠、山梨酸钾和柠檬酸皆为分析纯．

用二次蒸馏水分别配制浓度为：［ＫＢｒＯ３］＝０．２６

ｍｏｌ／Ｌ，［Ｎａ２ＳＯ３］＝０．３ｍｏｌ／Ｌ，［Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６］＝

０．０８ｍｏｌ／Ｌ，［Ｈ２ＳＯ４］＝０．０４ｍｏｌ／Ｌ的储备液．储

备液进入反应器的初始浓度分别为：［ＫＢｒＯ３］０＝

０．０６５ ｍｏｌ／Ｌ，［Ｎａ２ ＳＯ３］０ ＝ ０．０７５ ｍｏｌ／Ｌ，

［Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６］０＝０．０２ｍｏｌ／Ｌ，［Ｈ２ＳＯ４］０＝０．０１

ｍｏｌ／Ｌ．由于Ｎａ２ＳＯ３溶液很容易变质，最好现配现

用，放置３ｈ后则应丢弃［７］；Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６溶液保存在

棕色瓶中，防止其见光分解以及氧化［８９］．

１．２　实验方法

使用如图１所示的反应装置进行振荡反应．反

应条件为：用恒温水浴控制反应温度为３０℃，先向

夹套反应器中加入４种储备液各１０ｍＬ，然后用蠕

动泵将４种储备液分别从下端的四个支管持续地送

进反应器中，多余的反应液用恒流泵从反应器上端

支管导出．控制各溶液的进样流速均为１．２１ｍＬ／

ｍｉｎ，电磁搅拌的速率为２５０ｒ／ｍｉｎ，反应体系的ｐＨ

变化用ｐＨ计测试，用计算机每１５ｓ记录一组ｐＨ

时间（狋）数据，绘制ｐＨ狋曲线．

图１　实验装置图

犉犻犵．１　犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狊犲狋狌狆

研究苯甲酸钠、山梨酸钾以及柠檬酸对ＢＳＦ体

系 ｐＨ 振荡的影响时，保持其他条件不变，用

Ｎａ２ＳＯ３储备液配制一定浓度的苯甲酸钠（或山梨酸

钾，或柠檬酸）溶液并代替 Ｎａ２ＳＯ３储备液进行实

验．文中标示的物质浓度皆为进入体系后的浓度．

２　结果与讨论

２．１　犅犛犉体系狆犎振荡基本参数

ＢＳＦ体系是能够发生大幅、稳定的ｐＨ 振荡的

振荡器，该体系的振荡可以看成如下两个复合反应

组成［４］：

ＢｒＯ－３ ＋３ＨＳＯ－３ ＋Ｈ →

＋ Ｂｒ－＋３ＳＯ２－４ ＋４Ｈ＋

（ａ）

ＢｒＯ－３ ＋６Ｆｅ（ＣＮ）４－６ ＋６Ｈ →

＋ Ｂｒ－＋

　　６Ｆｅ（ＣＮ）３－６ ＋３Ｈ２Ｏ （ｂ）

其中（ａ）是 Ｈ＋催化的产生 Ｈ＋的自加速反应，称作

正反馈；（ｂ）是消耗 Ｈ＋的慢反应，称作负反馈．由于

该体系的振幅及周期与各物种浓度以及物种注入速

度密切相关，因此，确立稳定ｐＨ振荡参数是本研究

的一个基本要求．通过实验，本研究确定了反应条

件：３０℃、流速１．２１ｍＬ／ｍｉｎ、搅拌速率２５０ｒ／ｍｉｎ．

在此条件下，获得了如图２所示的ｐＨ振荡曲线，其

振荡周期（犜）为１７．５ｍｉｎ，振幅（ΔｐＨ）为３．４０

（ｐＨｍｉｎ为３．２５，ｐＨｍａｘ为６．６５）．

图２　犅犛犉振荡体系的狆犎振荡曲线

犉犻犵．２　犜犺犲狆犎狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀犮狌狉狏犲狅犳犅犛犉狊狔狊狋犲犿

２．２　不同有机弱酸盐存在时的犅犛犉体系狆犎振荡

由ＢＳＦ体系ｐＨ 振荡反应可知，当体系释放

Ｈ＋使ｐＨ 降低时，若向体系中注入结合 Ｈ＋ 的物

种，ｐＨ 的降低将必然受到抑制；反之，当体系消耗

Ｈ＋使ｐＨ 升高时，若向体系中注入释放 Ｈ＋ 的物

种，则ｐＨ的升高将受到抑制．表现在ｐＨ振荡曲线

上即为振幅减小．因此，这种具有抑制ｐＨ上升及下

降的物种，将抑制ＢＳＦ体系的ｐＨ 振荡，其抑制作

用大小与所注入物种结合或释放 Ｈ＋的能力有关．

以有机弱酸（盐）为例，上述原理可用下面的方程

描述：

　　第６期 侯玉龙 等：有机弱酸盐对ｐＨ振荡反应的影响 ４７　　　

对于有机弱酸（盐）而言，其对ｐＨ 振荡的抑制

作用实际上是其缓冲作用的体现．有机弱酸（盐）的

缓冲作用与其ｐ犓ａ有关，最大缓冲范围为ｐ犓ａ±１．

基于上述原理，本研究中考察了苯甲酸钠（ｐ犓ａ＝

４．２０）、山梨酸钾（ｐ犓ａ＝ ４．７５）及柠檬酸（ｐ犓ａ１＝

３．１３，ｐ犓ａ２＝４．７６，ｐ犓ａ３＝６．４０）等有机弱酸盐对

ＢＳＦ体系ｐＨ振荡行为的影响．上述３种有机弱酸

盐存在时ＢＳＦ体系ｐＨ振荡曲线示于图３．由图可

见，向ＢＳＦ体系中注入无论何种有机弱酸盐，皆使

振幅降低，周期变短，且这种影响随浓度的增加而更

加显著．

当向体系中注入苯甲酸钠浓度为５．０×１０－４

ｍｏｌ／Ｌ时，ΔｐＨ由原来的３．４０变为３．２２，周期仍为

１７．５ｍｉｎ；当其浓度为１．０×１０－２ ｍｏｌ／Ｌ时，ΔｐＨ＝

２．０９，犜＝１５．８ｍｉｎ；当浓度为２．５×１０－２ｍｏｌ／Ｌ时，

ΔｐＨ＝０．６５，犜＝１４ｍｉｎ；当浓度为３．０×１０－２ ｍｏｌ／Ｌ

时，振荡完全消失，此时体系ｐＨ约５．２，在苯甲酸钠

的最大缓冲范围内．

图３　有机弱酸盐在不同浓度下对犅犛犉体系狆犎振荡的影响

犉犻犵．３　犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺犲狅狉犵犪狀犻犮狑犲犪犽犪犮犻犱狊犪犾狋狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲狆犎狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀狅犳犅犛犉狊狔狊狋犲犿

苯甲酸钠（左）：ａ．０；ｂ．５．０×１０－３；ｃ．１．０×１０－２；ｄ．１．５×１０－２；ｅ．２．０×１０－２；ｆ．２．５×１０－２ｍｏｌ／Ｌ；

山梨酸钾（中）：ａ．０；ｂ．８．０×１０－３；ｃ．１．０×１０－２；ｄ．１．２×１０－２；ｅ．１．４×１０－２；ｆ．１．６×１０－２ｍｏｌ／Ｌ；

柠檬酸（右）：ａ．０；ｂ．２．０×１０－４；ｃ．４．０×１０－４；ｄ．６．０×１０－４；ｅ．８．０×１０－４；ｆ．１．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌ．

　　向体系中注入山梨酸钾时，振幅和周期的变化

与注入苯甲酸钠 时类似．当山梨酸 钾 浓 度 为

８×１０－３ｍｏｌ／Ｌ时，ΔｐＨ＝２．３２，犜＝１６．４５ｍｉｎ；当浓

度为 １．４×１０－２ ｍｏｌ／Ｌ 时，ΔｐＨ＝１．０４，犜＝

１５．６６ｍｉｎ；当浓度达到１．６×１０－２ｍｏｌ／Ｌ时，振荡

几乎消失，此时体系ｐＨ约５．６，在山梨酸钾的最大

缓冲范围内．

向体系中注入柠檬酸时，振幅及周期均减小．当

浓度为２．０×１０－４ｍｏｌ／Ｌ，ΔｐＨ＝３．０８，犜＝１７．５

ｍｉｎ；当浓度为６．０×１０－４ ｍｏｌ／Ｌ时，ΔｐＨ＝２．８４，犜

＝１６．５ｍｉｎ；当浓度１．０×１０－３ ｍｏｌ／Ｌ时，振荡消

失，此时体系ｐＨ约４．４，接近柠檬酸的ｐ犓ａ２值．

据报道［１０］，ｐＨ振荡体系对酸度的依赖性很强．

酸度过低，振荡无法启动；酸度过高，振荡消失．在所

选的３种有机酸盐中，苯甲酸钠和山梨酸钾均为一

元弱酸盐．如前所述，Ｒ—ＣＯＯ－具有结合 Ｈ＋的能

力，而Ｒ—ＣＯＯＨ具有解离Ｈ＋的能力．因此，当ｐＨ

振荡反应振幅在弱酸的ｐ犓ａ±１内，弱酸盐在体系

中就存在羧基质子化与脱质子化物种，抑制ｐＨ 振

荡就成为可能．Ｍｉｓｒａ等［１１］曾报道，苯甲酸、水杨酸

４８　　　 陕西师范大学学报（自然科学版） 第４２卷

和醋酸对ＢｒＯ－３ＳＯ２－３ 大理石Ｈ

＋体系ｐＨ 振荡的

抑制为缓冲作用，随着加入酸浓度的增加，ｐＨ振荡

的振幅和周期皆不同程度地被抑制，直至完全抑制．

由此可知，在ＢＳＦ体系中加入苯甲酸钠和山梨酸钾

时，当振荡体系ｐＨ 降低至ｐ犓ａ时，Ｒ—ＣＯＯ－开始

结合Ｈ＋，抑制ｐＨ 的下降；而当体系ｐＨ 升高至

ｐ犓ａ时，Ｒ—ＣＯＯＨ开始解离 Ｈ＋，抑制ｐＨ的上升．

因此，图３所示弱酸盐抑制ｐＨ 振荡的原因是其缓

冲作用．对于三元弱酸柠檬酸而言，其在本研究的

ｐＨ值３．２５～６．６５范围内存在４种型体 Ｈ３Ｃｉｔ、

Ｈ２Ｃｉｔ－、ＨＣｉｔ２－和Ｃｉｔ３－，它们构成缓冲对，抑制ｐＨ

振荡．综上所述，３种有机弱酸盐均对ＢＳＦ体系ｐＨ

振荡有抑制作用．从图３可以看出，柠檬酸对ｐＨ振

荡的抑制作用最强，山梨酸钾次之，苯甲酸钠最弱，

这种差异主要与其ｐ犓ａ有关．

２．３　有机弱酸盐对犅犛犉体系狆犎振荡的影响规律

为了有效比较３种弱酸盐对ＢＳＦ体系ｐＨ 振

荡的影响，图４给出了有机弱酸盐浓度与ｐＨ 振荡

的最大ｐＨ （ｐＨｍａｘ）和最小ｐＨ （ｐＨｍｉｎ）的关系曲

线．由图可见，不同的弱酸盐其浓度与振荡的ｐＨｍａｘ

和ｐＨｍｉｎ均具有一定线性关系．在此，不同弱酸盐对

振荡反应影响具有类似性，在一定程度上反映了作

用机理的相似性．同时，浓度分别与振荡的ｐＨｍａｘ和

ｐＨｍｉｎ呈现线性关系，也反映了所涉及弱酸盐对该振

荡反应影响具有单一性．事实上，这种现象仅与弱酸

盐结合和解离 Ｈ＋的能力相关．随着弱酸盐浓度增

加，ｐＨｍａｘ和ｐＨｍｉｎ由ｐ犓ａ决定．从图４可见，与山梨

酸钾相比，苯甲酸钠使ｐＨｍａｘ下降较显著，ｐＨｍｉｎ上升

相对较弱．不难理解，当ｐ犓ａ较大时，ＢＳＦ体系达到

最小ｐＨ值受到的抑制越强，相应的ｐＨｍｉｎ的升高较

为显著；同时，该体系中ＢＳＦ体系达到最大ｐＨ 值

受到的抑制却越弱，相应的ｐＨｍａｘ的下降不甚显著

（图４ａ，４ｂ）．但对于具有三个羧基的柠檬酸而言，有

４种存在型体 Ｈ３Ｃｉｔ、Ｈ２Ｃｉｔ－、ＨＣｉｔ２和Ｃｉｔ３－，在本

研究的ｐＨ值３．２５～６．６５范围内时，它们两两之间

形成缓冲对，Ｈ３Ｃｉｔ仅能脱质子，而 Ｈ２Ｃｉｔ－ 和

ＨＣｉｔ２－则皆具有脱质子和结合质子的能力，Ｃｉｔ３－仅

能结合质子，因此，它们对ｐＨ振荡的缓冲作用比上

述一元酸碱对的缓冲作用更强，这由图４中曲线斜

率的比较可以证明．

图４　有机弱酸盐浓度对犅犛犉体系狆犎犿犪狓（◆）和狆犎犿犻狀（■）的影响

犉犻犵．４　犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺犲狅狉犵犪狀犻犮狑犲犪犽犪犮犻犱狊犪犾狋狊狑犻狋犺犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀狆犎犿犪狓犪狀犱狆犎犿犻狀狅犳犅犛犉狊狔狊狋犲犿

ａ．苯甲酸钠；ｂ．山梨酸钾；ｃ．柠檬酸．

　　以图４中各图ｐＨｍａｘ和ｐＨｍｉｎ的差值对浓度作

图，得到图５所示的振幅随弱酸盐浓度变化曲线．由

图５可见，不同弱酸盐浓度与振幅具有一定的线性

关系，随着弱酸盐浓度增加，振幅逐渐下降．柠檬酸

对ｐＨ振幅抑制最大，其次为山梨酸钾，最后为苯甲

酸钠．对图５中不同弱酸盐浓度对振幅影响差异性

的解释与图４类似．柠檬酸、山梨酸钾及苯甲酸钠完

全抑制ｐＨ 振荡的浓度分别为１．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌ、

１．６×１０－２ｍｏｌ／Ｌ和３．０×１０－２ｍｏｌ／Ｌ．如前所述，弱

酸盐对ｐＨ振荡的抑制作用与其ｐ犓ａ密切相关，ｐ犓ａ

越大，其抑制ｐＨ振荡的能力越强［１１］．

图５　有机弱酸盐浓度对犅犛犉体系狆犎振幅的影响

犉犻犵．５　犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺犲狅狉犵犪狀犻犮狑犲犪犽犪犮犻犱狊犪犾狋狊狑犻狋犺犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀狋犺犲犪犿狆犾犻狋狌犱犲狅犳狆犎狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀狅犳犅犛犉狊狔狊狋犲犿

ａ．苯甲酸钠；ｂ．山梨酸钾；ｃ．柠檬酸．

　　第６期 侯玉龙 等：有机弱酸盐对ｐＨ振荡反应的影响 ４９　　　

　　图６给出了不同浓度有机弱酸盐对ＢＳＦ体系

振荡周期的影响．由图可见，弱酸盐对ｐＨ振荡周期

具有一定的缩短作用，不同弱酸盐浓度皆与振荡周

期具有一定线性关系．从图３所示的ｐＨ振荡曲线

图６　有机弱酸盐浓度对犅犛犉体系狆犎振荡周期的影响

犉犻犵．６　犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺犲狅狉犵犪狀犻犮狑犲犪犽犪犮犻犱狊犪犾狋狊狑犻狋犺犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅狀狆犲狉犻狅犱狅犳狆犎狅狊犮犻犾犾犪狋犻狅狀狅犳犅犛犉狊狔狊狋犲犿

ａ．苯甲酸钠；ｂ．山梨酸钾；ｃ．柠檬酸．

可见，苯甲酸钠和柠檬酸的加入在加快正反馈过程

的同时减缓负反馈过程，因而对振荡周期的影响不

大；而山梨酸钾的加入则恰好相反，在加快负反馈过

程的同时减缓正反馈过程，因而对振荡周期的影响

也不大．同时需指出的是，弱酸盐在一定程度上还具

有原盐效应，该效应可由下述方程［１２］描述：

ｌｇ犽＝ｌｇ犽０＋１．０１犣Ａ犣Ｂ槡犐．

其中犣Ａ和犣Ｂ代表反应物 Ａ、Ｂ所带电荷数，犐代表

离子强度，犽０代表外推至离子强度为０时的反应速

率常数．该方程反映了反应速率对离子强度的依赖

性．对于ＢＳＦ体系而言，参与正反馈和负反馈反应

的离子均带负电荷，因而离子强度的增大对正、负反

馈反应均为正原盐效应，结果导致反应速率均加快，

反应周期缩短．因此，从原盐效应而言，弱酸盐的加

入将缩短振荡周期．

３　结论

本文采用连续流动进样装置研究了三种有机弱

酸盐苯甲酸钠、山梨酸钾和柠檬酸对ＢｒＯ－３ＳＯ２－３

Ｆｅ（ＣＮ）４－６ Ｈ＋（简称ＢＳＦ）体系ｐＨ 振荡行为的影

响．有机弱酸盐对ｐＨ振荡的振幅和周期均有抑制

作用．弱酸盐对ｐＨ变化的缓冲作用导致振幅随着

弱酸盐浓度的增加而逐渐减小，直至振荡消失；同

时，弱酸盐对ｐＨ 变化的缓冲作用以及原盐效应共

同导致振荡周期缩短．该结果对研究弱酸盐对ｐＨ

振荡行为的影响具有重要借鉴意义．

参考文献：

［１］辛厚文．非线性化学［Ｍ］．北京：中国科学技术大学出

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〔责任编辑　王　勇〕