分析测定中化学振荡的应用分析

李 燕

（1.吕梁职业技术学院，山西 孝义 032300；2.孝义市科教文化产业园区管理委员会，山西 孝义 032300）

传统的化学热力学观点认为，在外界条件下，随着时间的流逝，化学反应会逐渐稳定状态，不会在随着时空的变化而改变。但是经过专家研究发现，化学反应系统中的振荡反应是一种非常普遍的现象，化学反应体系中所含有的多个组分随时空的改变而产生周期性变化。并且这一情况与非线性普遍适用性规律、自然科学领域非平衡之间存在着高度相似。化学振荡反映由于有良好的化学特征，因此，应用在分析测定中可以满足理论方面的基础。而化学振荡的基本条件主要为“开放体系”、“有反馈存在”、“双稳态或多重定态”等条件。

1 化学振荡分析测定中常用的体系

当前已经发现的化学振荡体系主要包含Bray－Liebhafsk （B－L）振荡反应、过氧化酶－氧化酶生化振荡体系Belousov-Zhabotinsky（B－Z）振荡反应、Briggs-Rusxher（B-R）振荡反应、pH振荡体系、二氧化氯化学振荡反应、铜催化振荡反应等。

虽然当前已经发现了众多的化学振荡反应体系，但是应用在分析测定方面的体系却只有B-R振荡反应体系、B－Z振荡体系、以及Gu（II）催化的振荡体系[1]。

1.1 B－Z振荡体系

在当前，B－Z振荡体系基本上已经十分成熟，而该体系的相关理论主要为Oregonator数学模型、FKN机理。其中，FKN机理主要含有A过程无自由基参加反应，B过程是有自由基参加，随着第三组反应的C过程。而C过程会在A、B过程之间反复的转移，溴离子在其中充当着反应中间体的角色，能够决A、B的状态。Oregonator数学模型其反应中间物则主要包含Br-、Ge4+、HBrO2。其中，Br-能够产生控制效果，Ge4+可以对于Br-产生再生效果，HBrO2能够产生开关切换作用[2]。如表1所示为该数学模型。

表1 B-Z振荡Oregonator模型的反应过程

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

1.2 Gu（II）震荡体系

该体系是以Gu（II）作为催化剂，并以此为基础衍生振荡反应。当前，Cu2+催化强碱质下H2O2氧化HSCN体系是其中已经较为成熟的体系，并且这一体系不会由于环境问题产生影响，通常情况下是采用光度法、电位法等开展监测。

1.3 P-O振荡体系

以过氧化物酶来对于过氧化铅氧化有机物产生催化效果，而由于有机物中通茶好难过会含有给氢能力，能够有效地满足振荡反映的需求。同时，NADH+O2+H+→2NAD++2H2O是其中被研究最多的成熟体系。

2 具体应用

2.1 检验目标

监测分析物扰动振荡体系是为了可以进行检测，从而进行的一种基础原理。化学振荡反应电位检测是对检测产生扰动最为有效的一种途径。其中主要含有双周期振荡曲线、规则振荡曲线，而被检测目标主要涵盖诱导期、振荡周期以及振荡振幅[3]。

2.2 当前主要应用的技术

1）药物分析测试

通过利用动物体的心跳、饮食等体征变化情况作为观察体系，以此来对药物成分影响生命体活动进行研究[4]。

2）瞬时混沌检测

该检测技术则主要是以Lyapunov特征指数反应混沌系统特征，当λ=0的情况下，系统会在混沌与非混沌运动之间进行反复横跳；在λ＞0的时候，运动在此时呈现出不稳定的状态，长时间的行为特征与初始之间的条件之间具有直接影响，在λ＜0的时候，系统在此时会比较稳定，并且对初始条件也不够敏感。在混沌体系中，由于浓度的变化具有不规则的特征，而其原因是由于内部非线性无序运动，并不是由于仪器精度所导致。

2.3 铜催化的震荡体系在分析测定中的应用

铜离子催化的振荡体系在分析测定中也具有十分普遍的应用。该体系是指以铜离子作为主要的催化剂，然后去催化氧化还原反应，其振荡行为将会表现出氧化还原电势、反应溶液颜色的变化，并且属于周期性变化。此反应能够应用在开放体系与封闭体系中，但是实验条件将会对于该体系产生影响，温度升高，振幅无变化，周期缩短[5]。

2.4 （B-R）振荡体系在分析测定中的应用

Briggs-Rusxher（B-R）振荡体系是在 1973年所发现的，该体系是由有机底物、酸性介质、过氧化氢、催化剂、碘酸盐等组合而成。并且B-R振荡反应机理非常的复杂，其震荡激励的中间物主要包含碘、碘离子、含氧碘离子化合物HOI等等。B-R振荡反应在近年来开始应用在分析测定方面，但主要是还是在抗氧化剂的检测方面应用较为广泛。B-R振荡机理的中间物中则主要包括含氧碘离子化合物 HIO、IO·2、碘、碘离子以及过氧化氢自由基（HOO·）。随着近几年以来，B－R振荡反应的分析检测领域中的逐渐应用，氧自由基也逐渐的参与到许多疾病的发病机制中，由于抗氧化剂的实用性非常强，所以可以在许多与氧自由基损伤的疾病中应用抗氧化剂。B-R振荡体系的反应机制下，在开展化学振荡时，因为会涉及大量的中间产物，振荡体系中存在自由基（IO·2）和（HOO·）参与反应，并且自由基将会优先与抗氧化剂之间进行反应，同时还可以抑制B-R振荡反应，而当养护剂消耗完之后，B-R振荡反应才会继续。

3 总结

综上所述，化学振荡反应不仅能够应用在化学成分的检测中，对于其中的复杂有机物、无机离子等进行测定，还能够定性混合物质体系，例如，对于重要的有效成分进行测定，因为振荡作用具有众多的优势，例如，检测速度非常快，具有良好的重复性等等。所以，对于该项技术进行广泛推广与应用，具有十分可观的发展潜力与前景。在现如今，化学振荡反应已然成为了一种具有重要意义的基础试验理论，对于该理论不断地进行研究，能够有效地扩大其应用的领域范围。同时，该领域的应用范围主要从以下方向开展：首先，研究药物成分对于人体生命变化中产生的作用，以此来揭示生命的运动规律，并且结果可以为医学领域的药物研发等方面提供充分的依据。其次，对于生物体内的复杂代谢循环反应进行模拟等相关的化学变化。