分析測定中化學振蕩的應用分析

李 燕

（1.呂梁職業技術學院，山西 孝義 032300；2.孝義市科教文化產業園區管理委員會，山西 孝義 032300）

傳統的化學熱力學觀點認為，在外界條件下，隨著時間的流逝，化學反應會逐漸穩定狀態，不會在隨著時空的變化而改變。但是經過專家研究發現，化學反應系統中的振蕩反應是一種非常普遍的現象，化學反應體系中所含有的多個組分隨時空的改變而產生周期性變化。并且這一情況與非線性普遍適用性規律、自然科學領域非平衡之間存在著高度相似。化學振蕩反映由于有良好的化學特征，因此，應用在分析測定中可以滿足理論方面的基礎。而化學振蕩的基本條件主要為“開放體系”、“有反饋存在”、“雙穩態或多重定態”等條件。

1 化學振蕩分析測定中常用的體系

當前已經發現的化學振蕩體系主要包含Bray－Liebhafsk （B－L）振蕩反應、過氧化酶－氧化酶生化振蕩體系Belousov-Zhabotinsky（B－Z）振蕩反應、Briggs-Rusxher（B-R）振蕩反應、pH振蕩體系、二氧化氯化學振蕩反應、銅催化振蕩反應等。

雖然當前已經發現了眾多的化學振蕩反應體系，但是應用在分析測定方面的體系卻只有B-R振蕩反應體系、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

在當前，B－Z振蕩體系基本上已經十分成熟，而該體系的相關理論主要為Oregonator數學模型、FKN機理。其中，FKN機理主要含有A過程無自由基參加反應，B過程是有自由基參加，隨著第三組反應的C過程。而C過程會在A、B過程之間反復的轉移，溴離子在其中充當著反應中間體的角色，能夠決A、B的狀態。Oregonator數學模型其反應中間物則主要包含Br-、Ge4+、HBrO2。其中，Br-能夠產生控制效果，Ge4+可以對于Br-產生再生效果，HBrO2能夠產生開關切換作用[2]。如表1所示為該數學模型。

表1 B-Z振蕩Oregonator模型的反應過程

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，并以此為基礎衍生振蕩反應。當前，Cu2+催化強堿質下H2O2氧化HSCN體系是其中已經較為成熟的體系，并且這一體系不會由于環境問題產生影響，通常情況下是采用光度法、電位法等開展監測。

1.3 P-O振蕩體系

以過氧化物酶來對于過氧化鉛氧化有機物產生催化效果，而由于有機物中通茶好難過會含有給氫能力，能夠有效地滿足振蕩反映的需求。同時，NADH+O2+H+→2NAD++2H2O是其中被研究最多的成熟體系。

2 具體應用

2.1 檢驗目標

監測分析物擾動振蕩體系是為了可以進行檢測，從而進行的一種基礎原理。化學振蕩反應電位檢測是對檢測產生擾動最為有效的一種途徑。其中主要含有雙周期振蕩曲線、規則振蕩曲線，而被檢測目標主要涵蓋誘導期、振蕩周期以及振蕩振幅[3]。

2.2 當前主要應用的技術

1）藥物分析測試

通過利用動物體的心跳、飲食等體征變化情況作為觀察體系，以此來對藥物成分影響生命體活動進行研究[4]。

2）瞬時混沌檢測

該檢測技術則主要是以Lyapunov特征指數反應混沌系統特征，當λ=0的情況下，系統會在混沌與非混沌運動之間進行反復橫跳；在λ＞0的時候，運動在此時呈現出不穩定的狀態，長時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的時候，系統在此時會比較穩定，并且對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則的特征，而其原因是由于內部非線性無序運動，并不是由于儀器精度所導致。

2.3 銅催化的震蕩體系在分析測定中的應用

銅離子催化的振蕩體系在分析測定中也具有十分普遍的應用。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，其振蕩行為將會表現出氧化還原電勢、反應溶液顏色的變化，并且屬于周期性變化。此反應能夠應用在開放體系與封閉體系中，但是實驗條件將會對于該體系產生影響，溫度升高，振幅無變化，周期縮短[5]。

2.4 （B-R）振蕩體系在分析測定中的應用

Briggs-Rusxher（B-R）振蕩體系是在 1973年所發現的，該體系是由有機底物、酸性介質、過氧化氫、催化劑、碘酸鹽等組合而成。并且B-R振蕩反應機理非常的復雜，其震蕩激勵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振蕩反應在近年來開始應用在分析測定方面，但主要是還是在抗氧化劑的檢測方面應用較為廣泛。B-R振蕩機理的中間物中則主要包括含氧碘離子化合物 HIO、IO·2、碘、碘離子以及過氧化氫自由基（HOO·）。隨著近幾年以來，B－R振蕩反應的分析檢測領域中的逐漸應用，氧自由基也逐漸的參與到許多疾病的發病機制中，由于抗氧化劑的實用性非常強，所以可以在許多與氧自由基損傷的疾病中應用抗氧化劑。B-R振蕩體系的反應機制下，在開展化學振蕩時，因為會涉及大量的中間產物，振蕩體系中存在自由基（IO·2）和（HOO·）參與反應，并且自由基將會優先與抗氧化劑之間進行反應，同時還可以抑制B-R振蕩反應，而當養護劑消耗完之后，B-R振蕩反應才會繼續。

3 總結

綜上所述，化學振蕩反應不僅能夠應用在化學成分的檢測中，對于其中的復雜有機物、無機離子等進行測定，還能夠定性混合物質體系，例如，對于重要的有效成分進行測定，因為振蕩作用具有眾多的優勢，例如，檢測速度非常快，具有良好的重復性等等。所以，對于該項技術進行廣泛推廣與應用，具有十分可觀的發展潛力與前景。在現如今，化學振蕩反應已然成為了一種具有重要意義的基礎試驗理論，對于該理論不斷地進行研究，能夠有效地擴大其應用的領域范圍。同時，該領域的應用范圍主要從以下方向開展：首先，研究藥物成分對于人體生命變化中產生的作用，以此來揭示生命的運動規律，并且結果可以為醫學領域的藥物研發等方面提供充分的依據。其次，對于生物體內的復雜代謝循環反應進行模擬等相關的化學變化。