王群光醫師的中道自然醫學

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【氫分子生物學】溶液中氫氣含量的簡易檢測方法

 曾經有一個非常著名的葡萄糖還原亞甲藍的科普實驗就是使用的該試劑。由於氫氣本身共價鍵的影響,氫氣難以和亞甲藍在常溫下發生反應,但在膠體白金催 化下,則可以與等分子量氫氣發生氧化還原反應(圖8-4),反應可以使藍色的氧化型亞甲藍變成無色的還原型亞甲藍(leucomethylene blue, leucoMB)。其化學反應公式如下:


根據上述公式,這些作者使用氧化還原滴定體積分析法確定氫氣在水中的濃度

圖8-4:在金屬鉑催化下,1 mol氫氣和 1 mol亞甲藍反應產生1 mol還原型亞甲藍
(來自Seo T,et al. Med Gas RES,2012;2:1)


實驗方法
亞甲藍-珀試劑配置


亞甲藍購買自德國明斯特瓦爾德克公司Waldeck-Gmbh & Co KG,Munster。2%膠體鉑水溶液購買自Tanaka Kikinzoku Group Company。首先將亞甲藍0.3 g用98%乙醇(98.9 g)溶解為99.2 g亞甲藍乙醇溶液,然後將0.8 g膠體鉑水溶液和99.2 g亞甲藍乙醇溶液混勻成100 g亞甲藍膠體鉑MB-Pt試劑(MiZ Company,Kanagawa,Japan)。將上述MB-Pt試劑分裝到小塑料瓶,用吸管可從小塑料瓶中抽取(每滴17 mg或0.02 ml)。


氫氣水溶液的制備

氫氣飽和水(0.8 mmol/L)通過純水吹泡法制備,然後按照比例用純水稀釋成0.3、0.2和0.1 mmol/L 氫氣水溶液(不具體)。氫氣濃度使用電化學檢測,儀器使用model DHD1-1,DKK-TOA Corporation,Tokyo,Japan的電化學氣體傳感器。

氧化還原滴定法檢測氫氣含量,取氫氣溶液20 ml,然後用MB-Pt滴定以藍色消失為標準,直到藍色恰好不再繼續消失作為濃度計算的滴定法點(圖8-5)。


圖8-5:滴定結果圖示
自左向右,第一瓶為剛加入滴定液時情況,第二瓶為剛加入滴定液後的情況,第三全為加入滴定液10秒後的情況
(來自Seo T,et al. Med Gas Res,2012,2:1)

結果分析

1滴滴定液含為17 mg,當滴定液滴入氫氣溶液中,氫氣的摩爾數可以用亞甲藍表示,可用如下公式計算。

氫氣摩爾數=滴定液滴數×(17/1000) ×(0.3/100)/319.85

一滴滴定液17 mg含有0.16umol亞甲藍,20 ml飽和氫氣水(0.8 mmol/L)大約可消耗100滴滴定液(1.7g)(每毫升飽和氫氣水消耗5滴定液)。計算式如下:




儘管理論計算為100滴,但實際檢測後發現55滴就可以達到滴定點。(注:作者的解釋是在實驗過程中氫氣可以從溶液中發揮,但不可能在如此短時間揮 發45%,這個似乎不可能,其實有一個可能就是氫氣的溶解度根本不是所謂的0.8 mmol/L,而可能是0.5 mmol/L。或者通氣的標準液沒有達到0.8 mmol/L,定標出錯的可能性是存在的。根據研究研果進行校對,作者認為每滴可以中和0.29umol氫氣(16/55)。也就是說每滴滴定液可以消耗20 ml氫氣溶液中氫氣的濃度為14.5umol(質量分數為0.03 mg/L或體積分數為3.0×10-10)。


分析結果可以發現,由於用於稀釋氫氣水的純水中含有氧氣,而氧氣把氫氣還原的亞甲藍氧化,也就是說會導致結果失真,採用氫氣飽和的水作為稀釋液,則 結果更為穩定,更加符合預期結果。經過線性分析發現,儘管溶液中氧氣能產生一定干擾,但影響的比例比較小,不影響最終的檢測結果,因此這種方法可以作為電 極檢測的替代方法。

當然這種滴定檢測方法也存在明顯缺陷。這種方法可用於純水或不含其他還原氧化成分的液體中氫氣濃度的檢測,但液體中如果含有其他氧化或還原性物質, 則會干擾顯示的準確性,例如對血液和細胞培養液等不適合採用這種方法。從實用的角度,這種方法用於氫氣水的定性比較理想,用於定量則並不理想。

參考文獻

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以上文章出自http://www.ckwang.com.tw/n-H2-803.html

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