第二章 光度分析法 §2.1 动力学分析法.pptVIP

第一节 高灵敏光度分析法 第一部分： 动力学分光光度法 第二部分： 酶催化法 * * 第二章 光度分析法 一. 什么是动力学分析法? 动力学分析法是以测量反应物浓度与反应速率之间的定量关系为基础的，它是基于测定反应的转化速率，利用其数值以确定待测物质的浓度或量的一种仪器分析法，也称为转化速率分析法。与热力学(平衡法)方法相比较，动力学分析法具有下述优点： 适应性强。很多反应由于达到平衡的很慢，或者平衡常数太小，或者有副反应发生，而不能采用热力学分析法，但可用动力学分析法，因为后者并不要求反应完全。 分析速度快。由于可在达平衡前的任意合适点进行测定，且是以时间为变量的，因而分析速度快且易实现自动化。 3. 可用于分析密切相关的化合物的混合物。 4. 选择性和灵敏度高。催化反应（包括酶催化反应）的转化速率常与催化剂的浓度成正比，可用于测定催化剂浓度，有着很好的选择性和专一性。其灵敏度通常比经典光度法高四到五个数量级。 5. 精密度较高。动力学分析法的相对标准偏差一般为1%~3%，对痕量组分的测定来说其精密度远高于普通的平衡法。 二．动力学分析法分类 动力学分光光度法一般可分为非催化动力学方法（包括速差动力学分析法）和催化动力学方法（包括酶催化动力学分析法）两大类。 1．催化法：以催化反应为基础来测定物质含量的方法。可用于测定催化剂或活化剂或抑制剂的浓度或数量，该方法灵敏度极高，一般可达ng级。 2．酶催化法：酶催化反应一般具有较高灵敏度和特效性，它不仅用来测量酶的活性，也能用来测定底物、活化剂和阻抑剂的浓度。 3．非催化法：通过测量非催化反应的速度来确定反应混合物中的单一组分或同时测定多种组分，方法的灵敏度低于催化法，常用于有机物的分析。 4．速差法：它是非催化反应中的一种，是基于各种相似组分与同一试剂反应速度的差异，方法选择性较高。 除上述四种类型外，在动力学分析中，诱导反应也可用于定量测定，灵敏度通常都很高。 三．基本原理和一些基本概念 1．反应速度 反应速率：表示单位时间、单位体积内反应物或生成物浓度的摩尔数变化，化学反应转化速率的表示方法： aA+bB→dD+gG 1/a(-dcA/dt)=1/b(-dcB/dt)=1/d(dcD/dt)=1/g(dcG/dt) 2．反应级数 ⑴ 零级反应 凡转化速率与反应物浓度的零次方成正比的反应称为零级反应。 速率方程为-dcA/dt=K0 积分后 c0-ct=△c= K0t 当ct= c0/2 时 反应时间为半衰期 t1/2= c0/2K0 零级反应的特征：①反应物的消耗浓度或产物的生成量与反应时间t成线性关系，直线的斜率为K0；②K0的单位为mol/L；③半衰期与反应物的初始浓度c0成正比，与K0成反比。 ⑵ 一级反应 凡转化速率与反应物浓度的一次方成正比的反应，称为一级反应。 速率方程为-dcA/dt=K1CA 积分后，当反应物A的浓度降低一半时， t1/2=0.693/K1 由上式可见，在温度一定时，一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关，与转化速率常数K1成反比，且等于0.693/K1，这是一级反应的特点。 ⑶ 二级反应 凡转化速率与两种反应物浓度的乘积成正比，或与一种反应物浓度的二次方成正比的反应称为二级反应。 通式: A +B→F+G 动力学方程式为：-(dcA/dt)=K2cAcB 设cA=cB=c，则 -(dcA/dt)=K2c2 半衰期为 t1/2=1/K2c0 ⑷ 假一级反应 对于二级反应：-(dcA/dt)=K2cAcB，如果在操作上大大提高反应物之一B的浓度，使A与B完全作用后，B的浓度基本上维持不变，因而可以看成是个恒定值而并入K2项中，这样二级反应即变成了假一级反应，则 -(dcA/dt)=K1ˊcA 式中 K1ˊ= K2 cB 在许多实际工作中，都是通过控制反应条件，使二级、三级反应转为假一级反应，使转化速率仅与待测物的浓度成正比，以达到测定的目的。 3．影响反应速率的主要因素 ⑴ 反应物浓度 除零级反应外，反应物的浓度都对反应速率有影响。 ⑵ 催化剂：催化剂降低了反应的活化能，使反应更容易进行，或者降低了反 应的的动力学级数。根据反应速率可测定催化剂的浓度。 ⑶ 温度：一般来说，化学反应的速率随着温度的升高而加快。通常反应体系 温度每升高10°C，反应速率提高1~2倍。因此，测定时必须严格控制温度。