非线性化学动力学(no-linear chemical kinetics)研究的内容是化学反应系统在远离平衡条件下，由于系统中非线性过程的作用导致的各类非线性动力学行为，如化学振荡、化学混沌、Turing结构、化学波等。非线性化学动力学作为一门交叉科学正在形成与发展之中，它已成为新世纪物理化学发展中一个新的增长点，并在表面化学、电化学、催化化学、生物化学等学科领域中有广泛的应用前景。它也反映了新世纪物理化学发展的趋势之一是由线性向非线性发展。

 

化学振荡：铈离子催化作用下柠檬酸被溴酸氧化反应中，所呈现出来的化学振荡(Chemicaloscillatoin)现象。化学振荡反应不仅仅是实验室研究中感兴趣的课题，也存在于生产过程中,如CO的气相氧化，烃类燃烧中的热振荡等。有人认为爆炸反应亦属此类。目前人们已经发现的化学振荡反应的种类比较多,但最受人们重视并且被广泛深入研究的是B-Z反应。 化学振荡反应至少具备下述三个重要条件（1.振荡反应只能在远离平衡态下发生。2.振荡反应必含有自催化的元反应步骤。3. 双稳性。）振荡发生的基本条件：（1）敞开体系，远离平衡态；（2）反应历程有自催化步骤；（3）体系具有两个稳定状态，即具有双  稳定性

 

化学混沌：混沌(chaos)是确定性(必然性)系统所产生的随机性(偶然性)行为。混沌现象及其规律的发现，不但为认识自然界中各种不规则的随机现象提供了启示，同时也具有巨大的和深远的理论意义，它与相对论冲破了牛顿力学中关于绝对时间与空间的物理概念；量子力学冲破了牛顿力学中关于宏观物体运动轨迹的概念等，混沌则冲破了拉普拉斯关于确定论式可预测性规律的羁绊，成为20世纪物理学的第三次重大变革。混沌所必须具备的两个主要特征：（1）对于动力学某些参量值，在几乎所有的初始条件下，都将产生非周期性的过程。（2）初始条件的敏感依赖型。化学混沌(chemical chaos)作为混沌的具体形式之一，通常是指化学反应系统中某些组分的宏观组成不规则地随时间变化的现象。化学混沌产生的根源完全是由系统内部反应动力学机理所决定的。

    

Turing结构：Turing结构是化学反应系统中组分浓度不随时间变化，但在空间分布上周期变化的现象，一般称它为空间有序现象(phenomenon of space series)。1952年Turing  最早预言了这种结构的存在。但直到20世纪90年代初，人们设计出了凝胶反应器，从实验上呈现Turing结构成为了可能。

 

化学波：化学波 (chimecal wave)是化学反应系统中组分的组成在空间分布的花样随着时间变化的波动现象。化学波按其波型可分为：孤波、脉冲波、周期波、非周期波；按其传播方式可分为：平面波、靶环波、螺旋波和旋卷波；按其产生机理可分为：动力学波和运动波。动力学波是化学振荡在反应介质中的传播行为。

 

通过上述我们知道，非平衡态热力学和非线性学动力学并不是抛弃经典热力学和动力学另树一帜，它们的结论也并不与经典热力学或动力学相矛盾，而实实在在是热力学和动力学研究领域的延伸。经典热力学告诉我们：只有在隔离系统中，实际发生的过程，其发展方向总是从有序到无序，从非平衡态趋向平衡态；非平衡态热力学则进一步告诉我们：在平衡态附近，发展过程主要表现为趋向平衡态或与平衡态有类似特性的非平衡定态，并总伴随着无序的增加。

 

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