化学振荡在分析测定中的应用研究

发布时间：2018-11-16 10:41

【摘要】：化学振荡不同于我们所熟知的化学反应,在普通的化学反应中,随着反应时间的进行反应物的浓度越来越小而生成物的浓度越来越大,直到反应到达平衡状态。而在化学振荡体系中,当反应物的浓度在特定的范围内时,其浓度随着反应时间呈现周期性的变化,如果振荡体系颜色能够发生改变,我们能够很清楚的观察到体系中溶液的颜色随着时间呈现周期性的变化。由于此类体系远离平衡状态,很容易受到外界环境微小变化的影响。因此我们可以利用外界条件变化对化学振荡产生的影响实现对外加物质的分析检测。化学振荡是在远离平衡态条件下发生的一种周期性现象,目前已知的化学振荡体系有Belousov-Zhabotinskii(B-Z)体系,Bray-Liebhafsky(B-L)振荡体系和Briggs-Rauscher(B-R)振荡体系。本论文中主要介绍了 B-R振荡体系和B-Z振荡体系在分析检测方面的应用。该论文分为四个章节,其中第一章主要介绍了非线性振荡化学的基本概念及其常见的非线性化学振荡。并对非线性化学发展过程进行了简单的介绍,同时阐述了非线性化学振荡体系在分析检测上的应用。第二章主要介绍了如何利用四氮杂大环镍([NiL](ClO4)2,其中L表示5,7,7,12,14,14-六甲基-1,4,8,11-四氮环杂十四-4,11-二烯)作为催化剂的Briggs-Rauscher振荡反应定量测定2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)浓度的新方法,以及探究BR振荡体系中各组分初始浓度浓度(硫酸,碘酸钾,催化剂,丙二酸,双氧水)和待测物加入时间对振荡体系的影响,从而确立了定量分析BHT的最佳浓度。通过实验我们得到加入振荡中BHT的浓度直接影响着振荡体系抑制时间(tin)。BHT对B-R振荡体系的抑制时间不仅随着BHT浓度的增加而增加(1.95×10-7mol/L～1.56×10-5mol/L)也随着加入时间的延长而增加。根据BHT浓度与抑制时间的关系,从而建立相应的工作曲线。加入BHT对抑制时间的影响在低浓度范围内(1.95×10-7～6.25×10-6mol/L)呈现二次函数关系,线性回归方程为tin=-2.659E12C2(BHT)+4.307E7C(BHT)+8.652(N=9,R=0.99905);在高浓度范围内(6.25×10-6～1.56×10-5mol/L),呈现一次线性关系,线性回归方程为tin=4.817E7C(BHT)-113.126(N=8,R=0.98666)。因此,我们可以根据加入在振荡体系中的未知浓度的BHT的浓度所产生的抑制时间的长短来实现对其的定量分析。同时考察了干扰离子对BHT测定的影响,此外,还通过循环伏安实验,电化学阻抗实验对BHT对振荡反应产生抑制时间的机理进行了解释。第三章主要介绍了如何利用四氮杂大环镍([NiL](ClO4)2,其中L表示5,7,7,12,14,14-六甲基-1,4,8,11-四氮环杂十四-4,11-二烯)作为催化剂的B-R振荡反应来定性的比较二丁基羟基甲苯(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)、没食子酸丙酯(PG)三种常见抗氧化剂的抗氧化能力。通过实验我们发现在振荡溶液中加入相同浓度的抗氧化剂,其对振荡反应产生的抑制时间(tin)不同。其中PG对振荡体系产生的抑制时间最短,而BHT对振荡体系产生的抑制时间最长。通过实验我们还发现,这三种抗氧化剂加入振荡反应的浓度与振荡反应产生的抑制时间呈现良好的线性关系,因此,该方法可以用于此三种抗氧化剂的定量及定性分析。由于加入体系的抗氧剂是微量的,加入后反应速率越快,体系振荡恢复越快即抑制时间越短,因此我们可以得出没食子酸丙酯的抗氧化性大于丁基羟基茴香醚,二丁基羟基甲苯的抗氧化性最小。同时利用三种抗氧化剂对DPPH自由电子捕获的能力大小和电化学阻抗实验进一步证实的振荡反应比较抗氧化剂抗氧化能力的准确性。最后利用循环伏安实验对振荡反应机理进行了解释。第四章主要介绍了应用Ce(SO4)2催化的非线性化学体系对间苯二酚、对苯二酚和邻苯二酚的鉴别区分方法,本鉴别方法是基于非线性化学体系对苯二酚同分异构体的敏锐响应而开发的一种电化学振荡体系法。具体地说,是将相同浓度待鉴别样品(间苯二酚或对苯二酚或邻苯二酚)分别加入到三组振荡体系中,根据待鉴别样品对振荡体系所产生的抑制时间或电势变化的不同,实现对待鉴别样品的定性分析:若加入待鉴别溶液后振荡体系的最低点电势几乎不变(或略有降低),但振荡受到抑制,且伴随一段抑制时间后恢复振荡,则所加入的待鉴别样品为间苯二酚;若加入待鉴别溶液后振荡体系的最低点电位急剧下降,但振荡不受抑制(没有抑制时间),则所加入的待鉴别样品为对苯二酚或邻苯二酚,此时比较两者加入到振荡体系中体系电势变化情况进行判断,其中电势下降幅度较大的为对苯二酚,电势下降幅度小的为邻苯二酚。间苯二酚、对苯二酚和邻苯二酚待鉴别样品在振荡体系中的可检测的浓度范围为2.5×10-6-1.50×10-3mol/L。然后对产生该实验现象的原因进行了分析,通过苯二酚同分异构体与溴酸钠的循环伏安实验和紫外可见吸收实验我们发现,对苯二酚和邻苯二酚均能和溴酸钠反应氧化还原反应生成相应的醌,从而使振荡体系电势下降,而间苯二酚不与溴酸钠反应。最后利用循环伏安实验和紫外可见实验对化学反应机理进行了探究。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O652

【参考文献】