【摘要】：化學振蕩不同于我們所熟知的化學反應,在普通的化學反應中,隨著反應時間的進行反應物的濃度越來越小而生成物的濃度越來越大,直到反應到達平衡狀態(tài)。而在化學振蕩體系中,當反應物的濃度在特定的范圍內時,其濃度隨著反應時間呈現(xiàn)周期性的變化,如果振蕩體系顏色能夠發(fā)生改變,我們能夠很清楚的觀察到體系中溶液的顏色隨著時間呈現(xiàn)周期性的變化。由于此類體系遠離平衡狀態(tài),很容易受到外界環(huán)境微小變化的影響。因此我們可以利用外界條件變化對化學振蕩產生的影響實現(xiàn)對外加物質的分析檢測�；瘜W振蕩是在遠離平衡態(tài)條件下發(fā)生的一種周期性現(xiàn)象,目前已知的化學振蕩體系有Belousov-Zhabotinskii(B-Z)體系,Bray-Liebhafsky(B-L)振蕩體系和Briggs-Rauscher(B-R)振蕩體系。本論文中主要介紹了 B-R振蕩體系和B-Z振蕩體系在分析檢測方面的應用。該論文分為四個章節(jié),其中第一章主要介紹了非線性振蕩化學的基本概念及其常見的非線性化學振蕩。并對非線性化學發(fā)展過程進行了簡單的介紹,同時闡述了非線性化學振蕩體系在分析檢測上的應用。第二章主要介紹了如何利用四氮雜大環(huán)鎳([NiL](ClO4)2,其中L表示5,7,7,12,14,14-六甲基-1,4,8,11-四氮環(huán)雜十四-4,11-二烯)作為催化劑的Briggs-Rauscher振蕩反應定量測定2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)濃度的新方法,以及探究BR振蕩體系中各組分初始濃度濃度(硫酸,碘酸鉀,催化劑,丙二酸,雙氧水)和待測物加入時間對振蕩體系的影響,從而確立了定量分析BHT的最佳濃度。通過實驗我們得到加入振蕩中BHT的濃度直接影響著振蕩體系抑制時間(tin)。BHT對B-R振蕩體系的抑制時間不僅隨著BHT濃度的增加而增加(1.95×10-7mol/L～1.56×10-5mol/L)也隨著加入時間的延長而增加。根據(jù)BHT濃度與抑制時間的關系,從而建立相應的工作曲線。加入BHT對抑制時間的影響在低濃度范圍內(1.95×10-7～6.25×10-6mol/L)呈現(xiàn)二次函數(shù)關系,線性回歸方程為tin=-2.659E12C2(BHT)+4.307E7C(BHT)+8.652(N=9,R=0.99905);在高濃度范圍內(6.25×10-6～1.56×10-5mol/L),呈現(xiàn)一次線性關系,線性回歸方程為tin=4.817E7C(BHT)-113.126(N=8,R=0.98666)。因此,我們可以根據(jù)加入在振蕩體系中的未知濃度的BHT的濃度所產生的抑制時間的長短來實現(xiàn)對其的定量分析。同時考察了干擾離子對BHT測定的影響,此外,還通過循環(huán)伏安實驗,電化學阻抗實驗對BHT對振蕩反應產生抑制時間的機理進行了解釋。第三章主要介紹了如何利用四氮雜大環(huán)鎳([NiL](ClO4)2,其中L表示5,7,7,12,14,14-六甲基-1,4,8,11-四氮環(huán)雜十四-4,11-二烯)作為催化劑的B-R振蕩反應來定性的比較二丁基羥基甲苯(BHT)、丁基羥基茴香醚(BHA)、沒食子酸丙酯(PG)三種常見抗氧化劑的抗氧化能力。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)在振蕩溶液中加入相同濃度的抗氧化劑,其對振蕩反應產生的抑制時間(tin)不同。其中PG對振蕩體系產生的抑制時間最短,而BHT對振蕩體系產生的抑制時間最長。通過實驗我們還發(fā)現(xiàn),這三種抗氧化劑加入振蕩反應的濃度與振蕩反應產生的抑制時間呈現(xiàn)良好的線性關系,因此,該方法可以用于此三種抗氧化劑的定量及定性分析。由于加入體系的抗氧劑是微量的,加入后反應速率越快,體系振蕩恢復越快即抑制時間越短,因此我們可以得出沒食子酸丙酯的抗氧化性大于丁基羥基茴香醚,二丁基羥基甲苯的抗氧化性最小。同時利用三種抗氧化劑對DPPH自由電子捕獲的能力大小和電化學阻抗實驗進一步證實的振蕩反應比較抗氧化劑抗氧化能力的準確性。最后利用循環(huán)伏安實驗對振蕩反應機理進行了解釋。第四章主要介紹了應用Ce(SO4)2催化的非線性化學體系對間苯二酚、對苯二酚和鄰苯二酚的鑒別區(qū)分方法,本鑒別方法是基于非線性化學體系對苯二酚同分異構體的敏銳響應而開發(fā)的一種電化學振蕩體系法。具體地說,是將相同濃度待鑒別樣品(間苯二酚或對苯二酚或鄰苯二酚)分別加入到三組振蕩體系中,根據(jù)待鑒別樣品對振蕩體系所產生的抑制時間或電勢變化的不同,實現(xiàn)對待鑒別樣品的定性分析:若加入待鑒別溶液后振蕩體系的最低點電勢幾乎不變(或略有降低),但振蕩受到抑制,且伴隨一段抑制時間后恢復振蕩,則所加入的待鑒別樣品為間苯二酚;若加入待鑒別溶液后振蕩體系的最低點電位急劇下降,但振蕩不受抑制(沒有抑制時間),則所加入的待鑒別樣品為對苯二酚或鄰苯二酚,此時比較兩者加入到振蕩體系中體系電勢變化情況進行判斷,其中電勢下降幅度較大的為對苯二酚,電勢下降幅度小的為鄰苯二酚。間苯二酚、對苯二酚和鄰苯二酚待鑒別樣品在振蕩體系中的可檢測的濃度范圍為2.5×10-6-1.50×10-3mol/L。然后對產生該實驗現(xiàn)象的原因進行了分析,通過苯二酚同分異構體與溴酸鈉的循環(huán)伏安實驗和紫外可見吸收實驗我們發(fā)現(xiàn),對苯二酚和鄰苯二酚均能和溴酸鈉反應氧化還原反應生成相應的醌,從而使振蕩體系電勢下降,而間苯二酚不與溴酸鈉反應。最后利用循環(huán)伏安實驗和紫外可見實驗對化學反應機理進行了探究。
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【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O652

【參考文獻】

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本文編號：2335288