（分析化学专业论文）催化动力学测定食品中微量元素的应用研究.pdf

河南夫学化学化工学院2 0 0 4 级硕士论文晋晓苹 摘要 随着经济发展和生活水平的提高，人们对食品质量的安全要求也必然越高。 目前我国农作物、畜禽肉、水产品的污染和食品在生产、加工、运输、贮存、 销售等环节的污染，严重损害了消费者的身体健康，其中食品中微量元素的污 染问题尤为严重。食品污染对人类健康的潜在威胁已经成为一个严重的食品安 全问题。因此，食品中有害成分的检验成为食品检验中很重要的一个方面。 食品中有害成分含量一般较低，随着现代化大生产的发展和大批量样品的 出现，对分析方法的灵敏度、准确度、快速性提出了更高的要求。催化动力学 分析法具有较高的灵敏度和准确度，且方法简单，不需要昂贵仪器，即可用于 常量组分的分析，又可用于微量甚至痕量组分的分析，适合于食品中微量组分 的测定。催化分析法作为种方便、准确、便捷的分析方法，在中小食品企业、 基层防疫和商检、医疗卫生部门中有着广阔的应用前景。本文主要对催化分析 法在食品微量元素和添加剂测定中的应用作了综述，并且探讨了一些新的催化 动力学方法，将其应用于食品微量元素的测定中，具体开展工作如下： 一、催化分析法在食品检测中的应用进展 。 催化动力学分析法的基本原理是测量受均相催化加速的某一化学反应的速 度，其数值与催化剂浓度( 或间接的与活化剂浓度、阻抑剂浓度、解阻剂浓度) 存在一定的函数关系，可用于这些物质的测定。催化分析法由于操作简单，分 析快速且具有较高的灵敏度和准确度，在食品中微量组分测定方面得到了广泛 的应用。本章综述了近年来催化分析法在食品中微量元素和添加剂检测方面的 研究进展，并提出了自己的研究课题。 二、催化光度法测定蔬菜中微量碘的研究 碘，作为合成甲状腺激素的主要原料，具有重要的生理功能，特别是对大 脑的发育起着重要作用。人体缺碘会发生一系列碘缺乏病o d d ) ，胎儿生长期 缺碘造成大脑发育障碍，可导致呆小症；成人缺碘会引起甲状腺肿大。摄入适量 摘舞 的碘对维持人体健康极其重要，食用富含碘的蔬菜能有效对人体补碘。本文研 究发现，在磷酸介质中，碘离子( i 。) 对于高碘酸钠氧化丁基罗丹明b 的褪色反 应具有显著的催化作用，在选择的实验条件下，该催化反应的速度( 用分光光 度法检测) 与碘离子浓度( 1 - ) 之间具有良好的线性关系。据此建立了测定蔬菜 中微量碘的动力学光度法。 三、催化电位法测定水中微量碘的研究 碘是人体必需的微量元素之一，水中碘含量能够反映一个地区的基础碘营 养水平。因此，研究水中碘的测定具有重要意义。本文报道了以氨三乙酸( n 1 a ) 存在下微量碘离子对高碘酸钠氧化甲基紫( m v ) 的反应有明显的催化作用，以 甲基紫四苯硼酸根离子缔合物为电活性物质，研制出甲基紫离子选择性电极， 用于跟踪反应过程中甲基紫浓度的变化，从而建立一种测定微量碘的催化电位 法，该方法操作简单，温度控制方便，用于饮用水和天然水中微量碘的测定， 样品平均回收率分别为9 8 9 和9 9 9 ，r s d 分别为为1 9 8 、1 5 8 。 四、催化电位滴定测定牡蛎中微量铜的研究 随着工农业发展和对海洋资源的开发利用，海洋污染问题也日益突出，其 结果使为人类提供丰富食用蛋白的鱼、虾可能成为富集毒物的载体。特别是生 活在浅海底层的双壳类动物如蛤、牡蛎等。这些动物具有高效富集金属铜的能 力，并可将无毒铜转化成有毒铜，进而通过食物链危害人类健康。 本文报道了以氨三乙酸( n t a 活化剂) 存在下锰( ) 催化高碘酸钠氧化 结晶紫的反应为指示反应，自制的结晶紫选择性电极为指示电极，用催化电位 滴定法测定牡蛎中铜的方法。该法不需要对样品进行复杂分离，选择性好、终 点灵敏、准确度高、重现性较好。试验对牡蛎的铜进行测定并与火焰原子吸收 分光光度法比较，结果满意。用标准加入法测得的平均回收率为9 8 2 7 ，r s d 为0 9 4 。 五、催化滴定法测定火药中铜的研究 在火药的爆炸过程中，为了控制爆炸的性能和速度，常使用氧化剂来降低 烟火燃烧时所需的分解温度。常用的氧化剂有氧化铜、氧化铁等。因此，火药 i l 河南大学化学化工学院2 0 0 4 甥硕士论文罟晓节 中铜的测定具有十分重要的意义。本文报道了以氨三乙酸( n 1 a 活化剂) 存在 下锰( i i ) 催化高碘酸钠氧化结晶紫的反应指示滴定终点，结晶紫电极作指示 电极用催化滴定法测定火药中铜的方法。实验表明，该方法操作简便，终点敏 锐。将该方法用于火药中铜含量的测定，结果与火焰原子吸收分光光度法一致， 样品平均回收率为9 8 1 7 ，r s d1 0 2 。 六、共振瑞利散射法测定头孢拉定的研究 头孢菌素是继青霉素以后发现的又一种广谱抗菌素，头孢拉定是第一代头 孢菌素，具有强力的杀菌活性且价格低廉，是目前临床应用较广泛的抗生素。 本文研究了几种表面活性剂十二烷基磺酸钠( s l s ) ，十二烷基硫酸钠 ( s d s ) ，十六烷基三甲基溴化铵( c t m a b ) ，氯代十六烷基毗啶( c p c ) 以及p - 环糊精对c f d 的共振瑞利散射强度( i ) 的影昀。结果表明，臻离子表面活 性剂s d s 和s l s 可使i 值明显增大，其中尤以s d s 的效果最明显。其r r s 最大蜂位于4 9 7 n m 处。本方法灵敏度高且重现性好，用于头孢拉定胶囊的测 定，样品平均回收率为9 7 7 ，相对标准偏差为o 7 - 1 3 。 关键词：催化动力学；食品；碘：铜 i n 摘型 a b s t r a c t w i mt h ed e v e l o p m e n to f e c o n o m ya n ds t a n d a r do fl i v i n g ，p e o p l eh a sah i g h e r e x p e c tf o rf o o dq u a l i t ys e c u r i t y t h ep o l l u t i o no fc r o pd o m e s t i c ，a n i m a l sm e a t 、 a q u a t i cp r o d u c t si nc h i n aa tp r e s e n ta n dt h ec o n t a m i n a t i o no ff o o di ny i e l d 、 p r e p a r a t i o n 、t r a n s p o r t a t i o n 、s t o r a g e ，s a l e l i n k sb a d l y j e o p a r d i z e st h eh e a l t ho f t h e c o n s u m e en l cc o n t a m i n a t i o no fm i c r o e l e m e n ti nf o o di so n eo ft h em o s ts e v e r e p o l l u t i o n c o n t a m i n a t i o no ff o o dp o s i n gp o t e n t i a ld a n g e rt oh u m a nh e a l t h h a s b e c o m eas e r i o u sf o o ds a f e t yp r o b l e m t h em j u r a n ta n a l y s i si nf o o d s t u f fi so n e i m p o r t a n tp a r to f a n a l y s i si nf o o & t h e 竭u r a n tc o n t e n t i nf o o d s t u f fw a sl e s s w i t ht h e d e v e l o p m e n to ft h e m o d e r n i z a t i o np r o d u c t i o i aa n da p p e a r a n c eo f l a r g eb a t c ho f s a m p l e s ，h i 曲e rr e q u e s t t os e n s i t i v i t y ，a c c u r a c y ，s p e e d i n e s so f a n a l y s i sm e t h o d c a t a l y t i ck i n e t i c sa n a l y s i s m e t h o di so f h i g hs e n s i t i v i t y w e l la ss e l e c t i v i t y t h em e t h o di ss i m p l ea n dd o e sn o t r e q u i r ec o s t l yd e t e r m i n a t i o na p p a r a t u s t h em e t h o da p p l m st oo r d i n a r yq u a n t i t y ， a l s om i c r oa n dt r a c ec o m p o n e n t i ti sv e r ys u i t a b l ef o rd e t e r m i n a t i o no fm i c r o c o m p o n e n ti nf o o d s t u f f - c a t a l y t i ca n a l y s i sm e t h o d a sak i n do fa c c u r a t e 、 c o n v e n i e n ta n a l y s i sm e t h o d ，w i l le n j o yw i d ca p p l i c a t i o np r o s p e c t si nt h em i d d l ea n d s m a l lf o o de n t e r p r i s e s 、t h eg r a s s r o o t se p i d e m i cp r e v e n t i o na n dc o m m o d i t y i n s p e c t i o nd e p a r t m e n t 、m e d i c a la n dh e a l t hs e c t o r t h er e v i e wd i s c u s s e sg e n e r a l a s p e c t so f d e v e l o p m e n ti nt h ek i n e t i cd e t e r m i n a t i o no f m i c r o e l e m e n ti nf o o da n df o o d a d d i t i v e s o m en e wc a t a l y t i ck i n e t i cm e t h o d sw e r ea l s od i s c u s s e d t h i sr e s u l tw a s s u c c e s s f u l l ya p p l i e dt od e t e r m i n a t i o no f m i c r o e l e m e n ti nf o o d t h ec o n c r e t ej o b sa r e 嬲f c l l o w s ： 、a p p l i c a t i o no f c a t a j y t i ca n a l y s i si nf o o da n a l y s i s b a s i cm e c h a n i s mo fc a t a l y t i ck i n e t i cm e t h o d si s ：t h e r ei sac e r t a i nr e l a t i o n b e t w e e nv e l o c i t yo fc h e m i c a lr e a c t i o n ， w h i c hi sa c c e l e r a t e db yh o m o g e n e o u s c a t a l y s t ，a n dd e n s i t yo f t h ec a t a l y s t ( o rd e n s i t ya c t i v a t o r 、i n h i b i t o r 、r e s i s t a n c e 坷南犬学化学化工学院2 0 0 4 级颀l ：论文晋晓葶 r e l i e v i n ga g e n t ) ，t h em e t h o dc a l lb ea p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no f t h e s e s u b s t a n c e s c a t a l ) t i cm e t h o di sw i d e l yu s e di nf o o d s t u f fa n a l y s i s ，b e c a u s et h e m e t h o di sr a t h e rs i m p l e 、r a p i da n dh i g hs e n s i t i v i t ya n dg o o da c c u r a c y t h i sp a p e r s u m m a r i z e st h ea d v a n c e si ns t u d yo nm i c r o e l e m e n ti nf o o da n df o o da d d i t i v ei n r e c e n ty e a r s ，a n dt h er e s e a r c hi t e m sa g ep u tf o r w a r d 二、d e t e r m i n a t i o no f t r a c ei o d i n ei nv e g e t a b l eb yc a t a l y t i cs p e c t r o p h o t o m e t r y i o d i n e ，a st h em a i nm a t e r i a lo ft h y r o x i n es y n t h e s i s ，h a s i m p o r t a n t p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n i o d i n ei so b eo ft h en e c e s s a r yf a c t o r sf o rg r o w t ha n d d e v e l o p m e n to fb r a i n ，i o d i n e - d e f i c i e n ti na n a t o m yw i l lb ea n et oc a 琳as e r i e so f i o d i n ed e f i e i e n c y ( i d d ) i o d i n e d e f i c i e n ti ng r o w i n gp e r i o do ff e t u sc o u l dc a u s eb r a i n m a l d e l e l o p m e n t ， i o d i n e - d e f i c i e n ti na d u hc o u l dc a l l s eg o i t e r i n t a k i n ga p p r o p r i a t e a m o u n ti o d i n ei so fag r e a tv a l u et om a i n t a i nh u m a nh e a t h t h er i c hi o d i n ev e g e t a b l e i sg o o df o rk e e p i n gs u p p l e m e n t i n gi o d i n ei nh u m a nb o d y an e wc a t a l y t i c - k i n e t i c s p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o dh a sb e e ne s t a b l i s h e df o rd e t e r m i n a t i o nm i c r oa m o u n t so f i o d i n ei nv e g e t a b l e ，w h i c hi sb a s e d0 nar e m a r k a b l ec a t a l y t i ce f f e c to fi o d i d eo n o x i d a t i o no f b u t y lr o d a m i nbb ys o d i u mp e r i o d a t ei np h o s p h o r i ca c i d m e d i u m u n d e rs p e c i f i cc o n d i t i o no fe x p e r i m e n t ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nc a t a l y t i cr e a c t i o n v e l o c i t ya n di - c o n c e n t r a t i o nw i l lc o i n c i d e n c ew i t hl i n e a rr e l a t i o n h e r e b y ，t h e d e t e r m i n a t i o no fm i c r oi o d i n eb yc a t a l y t i ck i n e t i cs p e c 仃o p h o t o m e t r yh a sb e e n e s t a b l i s h e d 三、s t u d yo nd e t e r m i n a t i o no f t r a c ei o d i n eb yc a t a l y t i cp o t e n t i o m e t r i cm e t h o d i o d i n ei so n eo ft h ee s s e n t i a lm i c r o e l e m e n to fh u m a nb o d y ，i o d i n ea m o r n ti n w a t e rc a 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rf o o da n da f f e c th u m a nh e a l t h am e t h o do fc a t a l y t i cp o t e n t i a lt i t r a t i o nf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc o p p e r ( i i ) i n t h eo y s t e rs a m p l e sb yu s i n gac r y s t a lv i o l e ti o ns e l e c t i v ee l e c t r o d e 嬲i n d i c a t o r e l e c t r o d em a d eb yo u r s e l v e sw a sp r o p o s e d i tw a sb a s e do nt h ec a t a l y t i ce f f e c to f m a n g a n e s e ( i i ) o n t h eo x i d a t i o no fc r y s t a lv i o l e t ( c v ) b ys o d i u mp e r i o d a t eu n d e rt h e p r e s e n c eo fn i l r i l o t r i a c e t i ca e i d ( n t a ) t h em e t h o dn e e d sn oc o m p l e xs e p a r a t i o nt o s a m p l ea n dh a sh i g hs e n s i t i v i t y 、s e l e c t i v i t y 、h i g hd e g r e eo f a c c u r a c ya n d e x c e l l e n t r e p r o d u c i b i l i t y i th a sb e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fc o p p e ri nt h eo y s t e ra n d t h er e s u l t so b t a i n e db yt h i sm e t h o di s a g r e e d w i t ht h o s ea c h i e v e db ya t o m i c a b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y ，t h ea v e r a g er e c o v e r yo f s a m p l ei s9 8 7 2 ，a n dt h er e l a t i v e s t a n d a r dd e v i a t i o ni s0 9 4 五、s t u d yo n d e t e r m i n a t i o n o f t r a c e c o p p e r i n p o w d e r b yc a t a l y t i c t i t r a t i o n i np o w d e rb l a s t i n g ，o x i d a n t so f t e nb eu s e dt or e s t r a i nt e m p e r a t u r ei nb e a c o n c o m b u s t i o ni no r d e rt oc o n t r o le x p l o s i v ev e l o c i t ya n dp e r f o r m a n c e ，t h ec o n 1 1 t l o n o x i d a n t si n c l u d ec o p p e ro x i d e ，i r o no x i d e e r e am e t h o do fc a t a l y t i cp o t e n t i a l t i t r a t i o nf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc o p p e r ( i i 、i nt h ep o w d e rs a m p l e si sp r o p o s e db y u s i n gac r y s t a lv i o l e ti o ns e l e c t i v ee l e c t r o d ea si n d i c a t o re l e c t r o d em a d eb yo u r s e l v e s 河南失掌化学化t 学院2 0 0 4 级硕 二论文晋跷节 i ti sb a s e do nt h ec a t a l y t i ce f f e c to fm a n g a n e s e ( i i ) o i lt h eo x i d a t i o no fc r y s t a l v i o l e t ( c v ) b ys o d i u mp e r i o d m eu n d e rt h ep r e s e n c eo fn i t r i l o t r i a c e t i ca e i d ( n t a ) t h e m e t h o di s p r o v e dt ob ef a s t a n dc l e a re n dp o i n t ，i th a sb e e na p p l i e dt ot h e d e t e r m i n a t i o no fc o p p e ri nt h ep o w d e rs a m p l ea n dt h er e s u l t so b t a i n e db yt h i sm e t h o d i sa g r e e dw i t ht h o s ea c h i e v e db ya t o m i ca b s o r p t i o ns p e c t r o m e t r y ，t h ea v e r a g e r e c o v e r yo f s a m p l ei s9 8 1 7 ，a n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o ni s1 0 2 六、s t u d yo i lc e f r a d i n ed e t e r m i n a t i o nb yt h er c s o n a r c er a y l e i g hs c a t t e r i n g a r i a l y s i s c e p h a l o s p o r i ni sw i l d - s p e c t r u ma n t i b i o t i c ，w h i c hi sf o u n da f t e rp e n i c i l l i n c e f r a d i n ei st h ef i r s tg e n e r a t i o nc e p h a l o s p o r i n 。i th a sap u i s s a n tb a c t e r i c i d a la c t i v i t y a sw e l la sl o w p r i c e a tp r e s e n t ，c e f r a d i n ei sw i d e l ya p p l i e di nc l i n i c a la p p l i c a t i o n t h e p a p e ru n d e r t a k et h er e s e a r c ho ft h ee f f e c to fs o m es u r f a c t a n t s ( s o d i u m l a u r y l s u l f o n a t e 、s o d i u md o d e c y l s u l f a t e 、c e t y l t r i m e t h y la m m o n i u mb r o m i d e 、 c e t y lp y r i d i n ec h l o r i d e 、1 3 - c y c l o d e x t r i n ) v a l u e so nt h es t r e n g t ho fe e f r a d i n e r e s o n a n c e r a y l e i 班s c a t t e r i n g i n t e n s i t y ( i ) t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l ti n d i c a t e t h a t ：a n i o ns u r f a c ea c t i v ea g e n t ，s o d i u ml a u r y ls u l f o n a t ea n ds o d i u md o d e c y l s u l f a t ec a l lo b v i o u s l yi n c r e a s ei ，a m o n gt h e m ，t h es o d i u ml a u r y ls u l f o n a t eh a st h e m o s ts i g n i f i e a mi n f l u e n c e 办e i rm a x i m u ms c a t t e r i n gp e a k sa r ea t4 9 7 枷t h i s d e t e r m i n a t i o nm e t h o di sh i g hs e n s i t i v i t ya n dg o o dr e p r o d u c i b i l i t y ，i th a sb e e n a p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no f c e f r a d i n ec a p s u l e s ，t h ea v e r a g er e c o v e r yo f s a m p l e i s9 7 7 ，a n dt h et e l a l i v es t a n d a r dd e v i a t i o ni s0 7 1 3 k e yw o r d s ：c a t a l y t i c ；f o o d ；i o d i n e ；c o p p e r v l l 美孑学位论交独立完成弄口内客创新的声明 墨人i 司河面大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈趸畚勺学位论工是 五、人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所如，除 兀审特别加以说明、标注牵致谢的地方外，论文中不包括其他人已经友表或撰 写过的研无成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证韦而 使用过的材料。与我一同二作的同。事藏本蟋窥所做的任何贡献均已在论叉墨催 了明确的说明并表示了谢意： j ：。 聂和吧亍文本) 丛供，签众检索、查阅。i 表入援枳河赢失学出亍宣扬、展览学校 学术发展和进行学术交流等昏备勺彬可璐采取彰御、缩印、扫描南拷贝等复制手 段保存、汇编学位论文( 甄质支冬和电子炙本) 。 ( 涉及保蔷肉晷妁学位论文在解奢后适用拳授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 签名： 20 学位论。文指导教师釜名： 2 ( 1 刃年g ，月歹冒 河南大学化学忧丁学豌2 0 0 4 轾硕士论文蛋晓节 前言 “民以食为天”，食物中含有人体所需的多种物质，包括微量元素。必需微 量元素对维系人体正常生理活动具有十分重要的意义。在工业化的过程中，环 境污染造成食品中某些微量元素过高，从而引起人体内微量元素超标，破坏人 体的免疫系统和神经系统，导致多种疾病的产生。因此，食品中微量元素的检 测成为人们关注的焦点。 碘是合成甲状腺激素的重要原料。甲状腺分泌激素，调节机体代谢，促进 能量产生和转化，促进神经系统和智力发育正常。缺碘会引起甲状腺肿大及功 能障碍发育迟缓、智力障碍。人体需要的碘主要来源于食品，因此，食品中碘 的测定一直是人们关注的对象。 铜是人体不可缺少的微量元素之一，当人体缺铜时，导致广泛性骨质疏松， 同辟还影响骨磷脂的合成，致使新骨生成受到抑制。因此，平时应食用含微量 铜的食品以维持人体正常需要。但铜摄入过量会引起胃肠紊乱等不良反应。因 此，食品中铜的测定是食品检验的项重要指标。 同时，食品中还含有添加剂、农药残留等，它们的使用给社会带来了巨大 的收益，但滥用也会对人们的健康造成严重危害，因此应加强对食品中添加剂、 农药残留的监控。 随着食品分析这一学科的发展，要求分析方法具有更高的准确性和便捷性。 食品分析常用的测定方法有色谱法、原子吸收分光光度法等，这些方法具有检 出限低、准确度高的优点，但所需设备价格昂贵、仪器维护和使用费用较大， 目前尚未得到普遍推广应用。紫外可见分光光度法方法操作简便、迅速、不需 要复杂和昂贵的设备，但准确度和灵敏度较差。 催化动力学分析法的灵敏度大多在p g - n g 之阃，不少可达n g - p g 级，超过有 些仪器分析法，却不需要昂贵和复杂的仪器，而且计算机技术和先进的数据处 理方法的应用，提升了测试的便捷性，是很有发展前途的微量分析方法。催化 前言 分析法简单、快速、便捷。适合于大批量食品的检验，在食品检测方面，有着 广阔的应用酊景。本文旨在寻找新的指示反应，研究一些新的催化反应体系， 研制一些有机物离子选择性电极，将催化动力学光度法、催化电位法及催化滴 定法应用于食品中微量元素的分析中。除此之外，本人还进行了少量的荧光法 测量抗生素方面的研究。 由于本入知识水平有限，敬请各位专家对文中的不足批评指正1 2 河南人学化学化丁学院2 0 0 4 骚顼：卜论文晋晓节 第一章催化动力学分析法在食品检测中的应用进展 本章简要介绍了催化动力学分析法，并综述了近年来催化分析法在食品微 量元素和添加刺检测方面的研究进展。 1 1 催化动力学分析法 本节讨论了催化动力学分析法的基本原理，并推导了一级或假一级反应、 零级或假零级反应的基本反应式，简单解释了催化动力学具有高灵敏度的原因， 并把催化动力学分为氧化还原反应、非氧化还原反应及利用酶的反应三种类型。 1 1 催化动力学分析法的基本原理 催化动力学分析法的基本原理是测量受均相催化加速的某一化学反应的速 度，其数值与催化剂浓度( 或间接的与活化剂浓度、阻抑剂浓度、解阻剂浓度) 存在一定的函数关系，可用于这些物质的测定。 对下列均相催化反应： a + b 旦堡垡塑斗x + y 以反应物a 的瞬时浓度a - x 表示反应速度，则 鲁_ k ( a - x ) c k p c a c o p 。 a 的起始浓度 被测催化剂的浓度 其它参与反应的物质浓度 在反应过程中，使反应物b 的浓度远远大于a 的浓度，则反应过程中b 的 浓度可视为不变，p c 在反应过程中也可视为恒定，并入常数项k 中。反应可视 为假一级反应，则： 砉咄( a x ) c k 承- k 嘲 积分得 f ：笔= kc ki d t 得】o g 生：k c 。t积分得 ii 写= kc k 得崦i 兰。k c t t 第一章催化动力学分析法在食品榆测中的心用进展 由( 2 ) 式可看出，反应物a 的起始浓度与瞬时浓度的比值的对数与反应时间t 及催化剂的浓度成线性关系；固定反应时间t ，仅与催化剂的浓度呈直线关系。 通常以某一实验测量的特性值( 与浓度成直线关系的，如物质a 系有色化合物， 则可用吸光度) 代替方程式( 2 ) 中的a 和( a - x ) ，则上式变成： 崦鱼：k c k t 4 a 0 a t ( 3 ) 反应物a 的起始吸光度( 可表征a 的起始浓度a ) 反应物a 的瞬时吸光度( 可表征a 的起始浓度a - x ) ( 3 ) 式是催化褪色反应的基本关系式，在许多情况下，上式可进一步简化，如 反应进行的深度不大( 1 - - 3 ，亦即测量起始反应速度) ，测量浓度变化的方法很 灵敏，亦即a x ，则a - x = a _ 恒值，因此可将它并入常数项中，此时反应是假零 级反应，( 1 ) 式可变成： 4 。 睾= - k c k t积分得x = k c k t( 4 ) 讲 ( 4 ) 表明，反应产物x 的量与反应进行的时间及催化剂的浓度呈线性关系， 固定反应时间，仅与催化剂的浓度呈线性关系。 方程式( 3 ) 、( 4 ) 是催化动力学分析法测定催化活性物质的理论依据。适 用于c k 、t 都不大时( 亦即指示反应远未达到平衡时) 的情况。如c k 较大，反 应较快达到平衡；反应时间t 很长，反应也可能达到平衡，也远非起始反应速度， 这都不符合催化动力学分析法的要求。 在催化分析法中，选择合适的催化反应是关键，催化反应的速度要不快不 慢，太快，则一般实验方法来不及测量，太侵。则完成测定有过于费时，一般 是几分钟或者几个小时可达到反应平衡。反应速度的测量可以是测反应产物的 生成速度，也可以是测反应物的减少速度，视哪一种更方便丽定，这种被测定 的用于指示反应速度的物质就叫“指示物质”。众所周知，催化剂可在催化反 应中循环的起作用，只要经过一定反应时间的积累，即使微量的催化剂也可以 产生一定量的指示物质。也就是说，被测量的并非催化剂本身，而是经“化学 4 河南大学化学化工学院2 0 0 4 级顿 二论文晋晓苹 放大”了的指示物质。故催化反应具有较高的灵敏度和准确度，且方法简单， 不需要昂贵的仪器，即可用于常量组分的分析，也可用于微量组分的分析。 1 1 2 催化动力学分析法主要反应类型 ( 1 ) 氧化还原反应 在催化法中，作指示反应的绝大多数是慢氧化还原反应，所用的氧化剂除 了少数为有机物外( 如氯胺t 、过乙酸等) ，大多数为无机物，如h 2 0 2 、x 0 3 。 ( x 为卤素) 、s 2 0 8 2 、l o 。等。而常用的还原剂大多数为有机物，主要是那些还 有o h 、- n i - 1 2 的芳香族化合物及一些有机染料。在指示反应中，氧化剂的作用 通常是使催化剂回到高价态，使其反复的起氧化作用。因此，氧化还原反应受 一下条件的制约：e 0 e k e f e d e 。，取、k d 分别表示氧化