振荡反应的耦合课件

化学振荡反应及其在分析中的应用顾红专19120051203262化学系四班化学振荡反应及其在分析中的应用顾红专191200512031目录概述与历史反应机理典型应用化学振荡现象是指反应体系中产物或中间体的某些状态量（如物质浓度）随时间、空间的变化而发生周期性变化的现象。目录概述与历史化学振荡现象是指反应体系中产物或中间体2德国科学家李普曼GabrielLippmann于1876年实验室配制溶液时碰巧发现一颗汞珠在溶液中自发地不断收缩、扩张,如心脏的跳动一般。“汞心脏”实验1

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德国科学家李普曼GabrielLippmann于183

人们首次正式发现化学振荡反应是在1921年美国科学家W·C·Bray用H2O2、IO3-和丙二酸(H2SO4为介质,MnSO4为催化剂)进行反应时,发现系统中碘的浓度及的氧气生成速率均随时间产生周期性变化。

但之后很长时间内人们一直无法从热力学的角度来解释化学振荡反应产生的原因。造成了化学振荡反应被人们冷落了很长时间。20世纪50年代末B-Z反应的发现之后，研究步伐大大提高，至今余热不减。 人们首次正式发现化学振荡反应是在1921年美国科学家W·4

1977年诺贝尔奖获得者比利时化学家Prigogine的工作最为重要。1945年提出了最小熵产生原理,从热力学上证明了在近离平衡时不可能发生振荡反应。这样就促使人们去研究一些远离平衡态的系统。1969年他领导下的布鲁塞尔学派又提出了著名的耗散结构dissipativestructures理论。从热力学上证明了化学振荡反应的发生是可能的。生物体就是这样一种体系。

某些远离平衡态的系统,通过耗散能量和物质,有可能达到一种时间或空间有序的状态,称这种状态为耗散结构。发生原因与条件1977年诺贝尔奖获得者比利时化学家Prigogin5条件远离平衡态

有反馈机制

双重稳定态

是开放系统

dEdS=deS+diS≤0deS≤diS≤0封闭体系diS>0有序体系diS>0dE条件远离平衡态有反馈机制双重稳定态是开放系统dEdS6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。

对B—Z反应机理的分析，最有代表性的工作是Field,Koros和Noyes3位科学家完成的，合称为FNK机理。BrO3-+2Br-+3CH2(COOH)2→3BrCH(COOH)2+3H2OA4Ce3++BrO3-+5H+→HOBr+2H2O+4Ce4+B4Ce4++BrCH(COOH)2+HOBr+H2O→2Br-+4Ce3++3CO2+6H+C简化过程简单地说,A过程使Br-浓度降低,C过程使Br-浓度再生,亚溴酸HBrO2的生成与消失,即自催化现象集中在过程B,宏观上看到的是[Ce4+]与[Ce3+]的变化,即→

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→⋯⋯的周期性变化.黄色无色黄色无色B-Z反应及其机理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7应用原理微量或痕量化学物质的浓度c与振荡曲线某一参数p（如周期或频率、诱导期、振幅与寿命等）的变化呈良好的线性依赖关系(p=f(c))，以此测量其含量。曲线参数物资浓度

促进抑制主要技术连续流通搅拌反应装置（CSTR）分析物脉冲扰动技术（APP）应用体系最多的是B-Z振荡体系，其次是铜振荡体系，重要的还有过氧化酶-氧化酶生物振荡体系。优点灵敏度高、谱图信息丰富、可供选择的分析参数多,可以进行适时、动态过程分析等应用原理微量或痕量化学物质的浓度c与振荡曲线某一参数p（如周8无机阴离子的检测 Fe(CN)63-和Fe(CN)64-能减小振幅,而振荡的频率几乎不变；F-、Cl-、I-对B-Z振荡的抑制作用也被用于分析测试,如测量人体血浆中的痕量氯离子。金属离子的检测

Ru(Ⅲ)和Ru(Ⅳ)的硫酸盐可增加B-Z振荡的频率，Ru浓度与振荡周期的减少呈线性关系;Hg(Ⅱ)和Ti(Ⅰ)可以通过增加B-Z反应的诱导期而能被测得；其他金属离子原理类似。应用举例有人提出机理认为条件是金属离子必须有两个稳定氧化态，且只能转移一个电子。气体分子浓度的检测

对NO、CO、Cl2都有应用。有机物的检测无机阴离子的检测金属离子的检测应用举例有人提出机理认为条件9生物相关应用医药：药物分析中对维生素类、抗生素、海洛因、中草药有效成分进行测定。临床上对血清和尿液在振荡体系中影响的研究，为诊断提供了新的依据。糖类：

木糖醇是糖类代谢的中间体，是糖尿病和肝并发症病人的理想药物，有人对木糖醇在B-Z振荡体系中的振荡特征作了相关研究，取得了一定成果。神经保护剂甘露醇（MO）和山梨醇（SO）是旋光异构体，他们在特定振荡体系中能够产生明显的分区振荡，说明振荡反应能鉴别物质结构上的区别。氨基酸和肽：

谷胱甘肽是血液中的一种精确的生物标志,在人体内含量高时健康和精力充沛,含量低时则患病与衰老的机率增高,通过重新补充谷胱甘肽就可以延缓衰老的进程。研究证实乙醇抑制中药振荡反应，所以吃中药该忌酒。生物相关应用医药：糖类：氨基酸和肽：研究证实乙醇抑制中药振荡10药物对振荡反应体系的影响研究 通过研究药物对化学振荡反应产生的干扰、对生命系统的周期性现象更深刻的认识,可为医学的发展提供重要信息应用展望反应振荡器的设计和机理研究

寻找灵敏度高、选择性好的反应体系.研究这些振荡反应机理可为非线性科学的建立、发展起推动作用。振荡反应的耦合振荡反应的耦合对人们揭示生物体系的复杂性具有重大的意义。如从单酶体系向多酶体系发展，因为生物体内的振荡反应都是属于多酶体系的。药物对振荡反应体系的影响研究应用展望反应振荡器的设计和机理研11小结化学振荡反应在痕量分析测试中得到越来越广泛的应用；同时也对推测生物体新陈代谢的本质提供了非常有用的方法。可以预见,化学振荡在食品检测与控制、环境保护、生物信息传递、生物神经活动过程等领域都将会有广阔的发展前景！小结化学振荡反应在痕量分析测试中得到越来越广泛的应用；同时也12振荡反应的耦合课件13[1]王俊,刘志宏,蔡汝秀,林智信,生物时空振荡分析法,化学进展,2006,26(1):100-106;[2]高锦章，化学振荡现象在分析化学中的应用，西北师范大学学报（自然科学版）2002,38(3):100-105；[3]孙传庆,商韬,刘卫兵，化学振荡反应及其应用，陕西师范大学学报(自然科学版)，2004,32(sub):95-98;[4]索南，化学振荡反应在药物分析中的应用，青海师范大学民族师范学院学报，2006,17(1):60-63；[5]孟晓荣，李娜，邢远清，马彩莲，胡新婷，化学振荡反应的生物应用研究，化工时刊，2006,20(6):59-62[6]向晓明,张斌,化学振荡及其应用