化学振荡反应在化学分析检测中的应用分析

化学振荡反应在化学分析检测中的应用分析

庄超 褚亚平 唐窈窈

山东汉诚检测技术有限公司 山东 青岛 266000

摘要：本文首先对化学振荡反应体系及其意义简要分析，然后分别从分析化学、临床检测及生物化学、中草药鉴别、生物学、环境保护及食品安全、电化学等方面阐述化学振荡反应在化学分析检测中的应用，最后阐述化学振荡反应在化学分析检测中的应用前景，为化学分析检测人员提供参考。

关键词：化学振荡反应；化学分析检测；应用前景

引言：1921年布雷在用碘作催化剂使过氧化氢分解为水和氧气时第一次发现了振荡式的化学反应，但是由于当时认识不足的原因化学家们否定了该反应的存在，直到1952年数学家通过计算证明了化学振荡现象理论存在，此后化学振荡反应的研究才不断开始。化学振荡反应的本质是化学反应，该反应的反应物和产物浓度单调地发生变化，最终达到不随时间变化的平衡状态。但是在某些反应体系中，有些组分的浓度会忽高忽低，呈现周期性变化的现象。

一、化学振荡反应

（一）化学振荡反应体系

化学振荡反应体系分为B-Z化学振荡体系、B-R化学振荡体系、B-L化学振荡体系、P-O化学振荡体系等，其中B-Z化学振荡体系是由化学家Belousov和Zhabotinskii以金属铈作催化剂，柠檬酸在酸性条件下被溴酸钾氧化时可呈现化学振荡现象；B-R化学振荡体系是由化学家Bray和Rauscher在碱性介质中催化过氧化氢氧化亚硫酸钠是呈现的化学振荡现象；B-L化学振荡体系是由化学家Bray和Lieb在酸性条件下过氧化氢还原碘酸根离子时呈现的化学振荡现象；P-O化学振荡体系是在过氧化物酶和氧化酶溶解氧时呈现的化学振荡现象^[1]。

（二）化学振荡反应的意义

化学振荡反应被提出之后研究人员设计出来了反应振荡器，通过反应机理的研究为非线性科学的建立和发展提供了助力、为生物体系的揭示具有重大意义，通过药物研究对生命系统周期性现象具有更加深刻的认知^[2]。

二、化学振荡反应在化学分析检测中的应用

（一）分析化学

1.痕量金属离子

自从化学振荡反应被发现证实之后，化学家们就一直开始研究化学振荡反应对痕量金属离子检测的研究，目前钌、钴、汞等离子浓度都已经可以通过化学振荡反应检测，其中检测钌离子浓度时如果发现化学振荡反应则该离子浓度介于7~330ng/mL之间；钴离子浓度时如果发现化学振荡反应则该离子浓度约为1×10^-13mol/L；汞离子浓度时如果发现化学振荡反应则该离子浓度介于1.25×10^-6~1.2×10^-4mol/L之间。

2.阴离子

阴离子中氟离子可以通过化学振荡反应进行分析检测，其中氟离子浓度介于5×10^-5~1×10^-3之间时呈现化学振荡反应，化学分析检测人员根据化学振荡反应周期是否呈线性关系即可判断氟离子浓度是否在该范围之内。但是当溶液中同时存在氟离子与硫酸根离子或锰离子时，氟离子化学振荡反应的振幅和周期会受到一定影响，但是仍然可以呈现线性关系。

3.气体分子浓度

一氧化氮、一氧化碳、氯气等气体分子浓度可以通过化学振荡反应进行分析检测，检测人员根据化学振荡反应的周期和振幅即可判断这些气体分子浓度是否在测量范围之内。

4.维生素

化学分析检测人员可以通过化学振荡反应测量微量元素与维生素对生命体的作用关系，当生命体内维生素浓度范围不符合条件是生命体的生长和发育会受到影响。如果检测人员测量生命体内抗坏血酸的浓度时呈现化学振荡反应，则抗坏血酸浓度在测量范围之内且化学振荡反应的周期与振幅变化呈线性关系。其他维生素B₁、K₃等浓度也可以根据化学振荡反应的周期和振荡是否呈线性关系进行判断，只要符合化学振荡反应规律其浓度即在固定范围之内。

5.部分有机物

化学分析检测人员在检测二苯胺磺酸钠有机物时发现可以通过化学振荡反应周期变化是否呈线性关系判断其浓度范围，同时该有机物浓度范围改变化学振荡周期会同步发生变化但仍然可以保持线性关系不变，因此基于此原理可以通过化学振荡反应测量出该有机物浓度的更大范围。而根据化学振荡反应振幅的变化是否呈线性关系可以采用相同原理测量茚三酮的浓度范围。

（二）临床检测及生物化学

1.临床

化学分析检测人员在医学临床方面可以通过对患者尿液样本进行检测化验，根据化学振荡反应的周期和振幅判断人体内部各个指标的含量。健康人体尿液样本与患者尿液样本中的各物质含量不同，因此在化学振荡反应中表现存在一定差异。血液分析检测原理与尿液分析检测原理相同，但是主要根据血液中氯离子的含量判断其是否存在疾病。

2.糖类物质

化学分析检测人员可以通过化学振荡反应对木糖醇等糖类物质进行检测，该物质检测可以对某些病人的身体情况进行判断，有利于提高医护人员使用合适的药物。有些糖类物质在检测过程中呈现分区振荡，检测人员可以明显根据糖类物质的结构对其种类进行判断。

3.氨基酸和肽

化学分析检测人员可以根据化学振荡反应对氨基酸浓度进行判断，但是由于氨基酸种类不同检测人员需要分别采用不同的振荡反应器对不同氨基酸浓度进行测量，如果氨基酸化学振荡反应的周期、振幅呈线性关系，则可以判断该氨基酸的浓度范围。

（三）中草药鉴别

药物检测在医学中非常重要，医生需要清楚药物中各成分的含量及差异才能更好地治疗不同症状的病人，而化学振荡反应在鉴别中草药过程中可以通过图谱的方式明确不同中草药的振荡周期与振幅的差异。

（四）生物学

化学振荡反应是一种周期性的变化现象，而人类等生命体中同样蕴含着相同类型的周期性变化现象，因此生物学专家可以基于化学振荡反应对神经、心脏器官等周期性现象进行研究，同时对不同物质进行区分，目前该研究应用多使用液膜振荡。

（五）环境保护及食品安全

化学分析检测人员经常对某些环境或者物质中的有毒成分进行鉴定，在此过程中可以基于化学振荡反应原理判断其中有毒物质成分的含量，例如甲醛浓度和农药残留浓度等。研究人员如果发现其中有毒物质浓度与化学振荡周期和振幅呈线性关系，即可确定该有毒物质的浓度范围。

（六）电化学

化学振荡反应中振幅和周期呈线性关系，如果研究人员可以自由控制化学振荡反应的周期和振幅，则可以通过化学振荡是相位的不同构建电化学交流电池，电合成和电沉积都可以应用该原理。

三、化学振荡反应在化学分析检测中的应用前景

化学振荡反应在化学分析检测中的应用前景主要包括对超痕量和超灵敏干扰物质的研究、对药物振荡反应的研究、对振荡反应体系的研究、对生物代谢循环的研究等。其中超痕量和超灵敏干扰物质是指浓度不足10μmol/L的干扰物质，该物质可以让研究人员从中领悟到生命运动的规律，这样化学振荡反应的研究才能对人类更具有意义。

结论：综上所述，化学振荡反应目前在多个领域中均可以发挥出重要作用，通过分析检测可以查看不同物质中的成分，从而分析该物质对研究人员来说有益或有害，可以认为化学振荡反应当前多被看作一种化学分析检测的手段。但是以后研究人员可以通过化学振荡反应分析生活系统受到的影响，从而找到化学振荡反应更加具有前景的研究方向，这样化学振荡反应才能发挥出更大作用。

参考文献：

[1]李燕.分析测定中化学振荡的应用分析[J].云南化工,2020,47(01):82-83.

[2]张慧. 大环配合物催化的化学振荡体系在分析测定中的应用研究[D].安徽大学,2019.