分析測(cè)定中化學(xué)振蕩的應(yīng)用分析

李 燕

（1.呂梁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 孝義 032300；2.孝義市科教文化產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)，山西 孝義 032300）

傳統(tǒng)的化學(xué)熱力學(xué)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，在外界條件下，隨著時(shí)間的流逝，化學(xué)反應(yīng)會(huì)逐漸穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)在隨著時(shí)空的變化而改變。但是經(jīng)過(guò)專(zhuān)家研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中的振蕩反應(yīng)是一種非常普遍的現(xiàn)象，化學(xué)反應(yīng)體系中所含有的多個(gè)組分隨時(shí)空的改變而產(chǎn)生周期性變化。并且這一情況與非線(xiàn)性普遍適用性規(guī)律、自然科學(xué)領(lǐng)域非平衡之間存在著高度相似?；瘜W(xué)振蕩反映由于有良好的化學(xué)特征，因此，應(yīng)用在分析測(cè)定中可以滿(mǎn)足理論方面的基礎(chǔ)。而化學(xué)振蕩的基本條件主要為“開(kāi)放體系”、“有反饋存在”、“雙穩(wěn)態(tài)或多重定態(tài)”等條件。

1 化學(xué)振蕩分析測(cè)定中常用的體系

當(dāng)前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化學(xué)振蕩體系主要包含Bray－Liebhafsk （B－L）振蕩反應(yīng)、過(guò)氧化酶－氧化酶生化振蕩體系Belousov-Zhabotinsky（B－Z）振蕩反應(yīng)、Briggs-Rusxher（B-R）振蕩反應(yīng)、pH振蕩體系、二氧化氯化學(xué)振蕩反應(yīng)、銅催化振蕩反應(yīng)等。

雖然當(dāng)前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了眾多的化學(xué)振蕩反應(yīng)體系，但是應(yīng)用在分析測(cè)定方面的體系卻只有B-R振蕩反應(yīng)體系、B－Z振蕩體系、以及Gu（II）催化的振蕩體系[1]。

1.1 B－Z振蕩體系

在當(dāng)前，B－Z振蕩體系基本上已經(jīng)十分成熟，而該體系的相關(guān)理論主要為Oregonator數(shù)學(xué)模型、FKN機(jī)理。其中，F(xiàn)KN機(jī)理主要含有A過(guò)程無(wú)自由基參加反應(yīng)，B過(guò)程是有自由基參加，隨著第三組反應(yīng)的C過(guò)程。而C過(guò)程會(huì)在A(yíng)、B過(guò)程之間反復(fù)的轉(zhuǎn)移，溴離子在其中充當(dāng)著反應(yīng)中間體的角色，能夠決A、B的狀態(tài)。Oregonator數(shù)學(xué)模型其反應(yīng)中間物則主要包含Br-、Ge4+、HBrO2。其中，Br-能夠產(chǎn)生控制效果，Ge4+可以對(duì)于Br-產(chǎn)生再生效果，HBrO2能夠產(chǎn)生開(kāi)關(guān)切換作用[2]。如表1所示為該數(shù)學(xué)模型。

表1 B-Z振蕩Oregonator模型的反應(yīng)過(guò)程

其中，Z=2Ce4+、A=BrO3-、X=HBrO2、Y=Br-、P=HOBr。

1.2 Gu（II）震蕩體系

該體系是以Gu（II）作為催化劑，并以此為基礎(chǔ)衍生振蕩反應(yīng)。當(dāng)前，Cu2+催化強(qiáng)堿質(zhì)下H2O2氧化HSCN體系是其中已經(jīng)較為成熟的體系，并且這一體系不會(huì)由于環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生影響，通常情況下是采用光度法、電位法等開(kāi)展監(jiān)測(cè)。

1.3 P-O振蕩體系

以過(guò)氧化物酶來(lái)對(duì)于過(guò)氧化鉛氧化有機(jī)物產(chǎn)生催化效果，而由于有機(jī)物中通茶好難過(guò)會(huì)含有給氫能力，能夠有效地滿(mǎn)足振蕩反映的需求。同時(shí)，NADH+O2+H+→2NAD++2H2O是其中被研究最多的成熟體系。

2 具體應(yīng)用

2.1 檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

監(jiān)測(cè)分析物擾動(dòng)振蕩體系是為了可以進(jìn)行檢測(cè)，從而進(jìn)行的一種基礎(chǔ)原理。化學(xué)振蕩反應(yīng)電位檢測(cè)是對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生擾動(dòng)最為有效的一種途徑。其中主要含有雙周期振蕩曲線(xiàn)、規(guī)則振蕩曲線(xiàn)，而被檢測(cè)目標(biāo)主要涵蓋誘導(dǎo)期、振蕩周期以及振蕩振幅[3]。

2.2 當(dāng)前主要應(yīng)用的技術(shù)

1）藥物分析測(cè)試

通過(guò)利用動(dòng)物體的心跳、飲食等體征變化情況作為觀(guān)察體系，以此來(lái)對(duì)藥物成分影響生命體活動(dòng)進(jìn)行研究[4]。

2）瞬時(shí)混沌檢測(cè)

該檢測(cè)技術(shù)則主要是以L(fǎng)yapunov特征指數(shù)反應(yīng)混沌系統(tǒng)特征，當(dāng)λ=0的情況下，系統(tǒng)會(huì)在混沌與非混沌運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行反復(fù)橫跳；在λ＞0的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)在此時(shí)呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間的行為特征與初始之間的條件之間具有直接影響，在λ＜0的時(shí)候，系統(tǒng)在此時(shí)會(huì)比較穩(wěn)定，并且對(duì)初始條件也不夠敏感。在混沌體系中，由于濃度的變化具有不規(guī)則的特征，而其原因是由于內(nèi)部非線(xiàn)性無(wú)序運(yùn)動(dòng)，并不是由于儀器精度所導(dǎo)致。

2.3 銅催化的震蕩體系在分析測(cè)定中的應(yīng)用

銅離子催化的振蕩體系在分析測(cè)定中也具有十分普遍的應(yīng)用。該體系是指以銅離子作為主要的催化劑，然后去催化氧化還原反應(yīng)，其振蕩行為將會(huì)表現(xiàn)出氧化還原電勢(shì)、反應(yīng)溶液顏色的變化，并且屬于周期性變化。此反應(yīng)能夠應(yīng)用在開(kāi)放體系與封閉體系中，但是實(shí)驗(yàn)條件將會(huì)對(duì)于該體系產(chǎn)生影響，溫度升高，振幅無(wú)變化，周期縮短[5]。

2.4 （B-R）振蕩體系在分析測(cè)定中的應(yīng)用

Briggs-Rusxher（B-R）振蕩體系是在 1973年所發(fā)現(xiàn)的，該體系是由有機(jī)底物、酸性介質(zhì)、過(guò)氧化氫、催化劑、碘酸鹽等組合而成。并且B-R振蕩反應(yīng)機(jī)理非常的復(fù)雜，其震蕩激勵(lì)的中間物主要包含碘、碘離子、含氧碘離子化合物HOI等等。B-R振蕩反應(yīng)在近年來(lái)開(kāi)始應(yīng)用在分析測(cè)定方面，但主要是還是在抗氧化劑的檢測(cè)方面應(yīng)用較為廣泛。B-R振蕩機(jī)理的中間物中則主要包括含氧碘離子化合物 HIO、IO·2、碘、碘離子以及過(guò)氧化氫自由基（HOO·）。隨著近幾年以來(lái)，B－R振蕩反應(yīng)的分析檢測(cè)領(lǐng)域中的逐漸應(yīng)用，氧自由基也逐漸的參與到許多疾病的發(fā)病機(jī)制中，由于抗氧化劑的實(shí)用性非常強(qiáng)，所以可以在許多與氧自由基損傷的疾病中應(yīng)用抗氧化劑。B-R振蕩體系的反應(yīng)機(jī)制下，在開(kāi)展化學(xué)振蕩時(shí)，因?yàn)闀?huì)涉及大量的中間產(chǎn)物，振蕩體系中存在自由基（IO·2）和（HOO·）參與反應(yīng)，并且自由基將會(huì)優(yōu)先與抗氧化劑之間進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)還可以抑制B-R振蕩反應(yīng)，而當(dāng)養(yǎng)護(hù)劑消耗完之后，B-R振蕩反應(yīng)才會(huì)繼續(xù)。

3 總結(jié)

綜上所述，化學(xué)振蕩反應(yīng)不僅能夠應(yīng)用在化學(xué)成分的檢測(cè)中，對(duì)于其中的復(fù)雜有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子等進(jìn)行測(cè)定，還能夠定性混合物質(zhì)體系，例如，對(duì)于重要的有效成分進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)檎袷幾饔镁哂斜姸嗟膬?yōu)勢(shì)，例如，檢測(cè)速度非常快，具有良好的重復(fù)性等等。所以，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行廣泛推廣與應(yīng)用，具有十分可觀(guān)的發(fā)展?jié)摿εc前景。在現(xiàn)如今，化學(xué)振蕩反應(yīng)已然成為了一種具有重要意義的基礎(chǔ)試驗(yàn)理論，對(duì)于該理論不斷地進(jìn)行研究，能夠有效地?cái)U(kuò)大其應(yīng)用的領(lǐng)域范圍。同時(shí)，該領(lǐng)域的應(yīng)用范圍主要從以下方向開(kāi)展：首先，研究藥物成分對(duì)于人體生命變化中產(chǎn)生的作用，以此來(lái)揭示生命的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)果可以為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的藥物研發(fā)等方面提供充分的依據(jù)。其次，對(duì)于生物體內(nèi)的復(fù)雜代謝循環(huán)反應(yīng)進(jìn)行模擬等相關(guān)的化學(xué)變化。