Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел 6. Титриметрические методы
Титриметрический анализ основан на точном измерении объема титранта, израсходованного на реакцию с аналитом (определяемым веществом). Раствор титранта должен быть стандартизирован. Титрант добавляется к аналиту небольшими порциями, постепенно. Этот процесс называется титрованием. Расчет результатов титриметрического анализа основан на применении закона эквивалентов.
После добавления каждой порции титранта в титруемом растворе протекает химическая реакция между аналитом и титрантом. Реакция протекает до установления равновесия. При добавлении каждой новой порции титранта концентрация определяемого вещества уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. В ходе титрования важно создать такие условия, которые позволяют определить момент окончания реакции как можно точнее. Момент титрования, когда достигнуто эквивалентное соотношение реагирующих веществ называется точкой эквивалентности и рассчитывается теоретически. На практике этот момент устанавливают по изменению цвета индикатора или какого-либо физико-химического свойства раствора. Экспериментально найденная точка называется конечной точкой титрования.
По типу химической реакции, лежащей в основе метода, титриметрические методы подразделяют на четыре группы: кислотно-основное, окислительно-восстановительное, комплексометрическое и осадительное титрование. В каждой из этих групп выделяют частные методы, связанные с применением того или иного титранта (таблица 6.1).
Таблица 6.1
Классификация титриметрических методов по типам химических реакций
|
Метод титрования и тип реакции |
Подгруппа методов |
Вещества, используемые для приготовления титрантов |
|
Кислотно-основное титрование Н+ + OH- = H2O |
Ацидиметрия |
HCl, H2SO4 |
|
Алкалиметрия |
NaOH |
|
|
Окислительно- восстановительное титрование аОx1 + bRed2 → cRed1 + dОx2 |
Перманганатометрия |
KMnO4 |
|
Иодометрия |
I2 |
|
|
Хроматометрия |
K2Cr2O7 |
|
|
Броматометрия |
KBrO3 |
|
|
Иодатометрия |
KIO3 |
|
|
Цериметрия |
Ce(SO4)2 |
|
|
Ванадатометрия |
NH4VO3 |
|
|
Титанометрия |
TiCl3 |
|
|
Хромометрия |
CrCl2 |
|
|
Аскорбинометрия |
C6H8O6 |
|
|
Комплексометрическое титрование M + L = ML |
Меркуриметрия |
Hg(NO3)2 |
|
Комплексонометрия |
ЭДТА |
|
|
Осадительное титрование М + Х → MХ↓ |
Аргентометрия |
AgNO3 |
|
Меркурометрия |
Hg2(NO3)2 |
6.1. Лабораторная работа № 1
Определение средней молекулярной массы смеси жирных кислот мыла
Средняя молекулярная масса служит для оценки правильности составления рецептуры и для расчета содержания жирных кислот в мыле. Мыла представляют собой соли высших жирных, смоляных и нафтеновых кислот; главным образом это соли натрия, реже калия, а также щелочноземельных и других металлов. Наилучшим моющим действием обладают натриевые и калиевые соли жирных кислот С12–С18. Соли жирных кислот, содержащие менее 10 и более 20 углеродных атомов, моющим действием не обладают. Соли щелочно земельных и тяжелых металлов в связи с плохой растворимостью моющее действие не проявляют.
В зависимости от назначения мыла делят на хозяйственные и туалетные. В зависимости от концентрации жирных кислот и рецептуры хозяйственное мыло подразделяют на группы: I (72%), II (70%), III (65%). Жидкое хозяйственное мыло для бытовых и технических целей изготовляют с содержанием жирных кислот от 40 до 60%. Туалетные мыла содержат 73–80% жирных кислот.
1 Метод измерений
Метод основан на выделении жирных кислот из мыла путем его разложения минеральной кислотой и последующим титрованием жирных кислот раствором гидроксида щелочного металла.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Весы технические;
Мерный цилиндр вместимостью 250 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Колбы конические вместимостью 100 см3;
Стакан химический термостойкий вместимостью 250 см3;
Сушильный шкаф;
Фильтр бумажный.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Кислота серная (H2SO4), раствор – 30%;
Метиловый оранжевый, раствор – 0,1%;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 0,5 моль/дм3;
Натрия сульфат безводный (Na2SO4), ч.д.а.;
Спирт этиловый нейтрализованный, 96%.
Фенолфталеин, раствор – 1,0%.
5 Порядок выполнения работы
Пробу мыла около 20 г измельчают и растворяют в 150 см3 теплой воды в стакане вместимостью 250 см3 и затем проводят разложение мыла раствором серной кислоты при нагревании на водяной бане и перемешивании до полной прозрачности жирно-кислотного и водного слоев. Окончание процесса определяют пробой по метиловому оранжевому.
Кислый раствор сливают, а жирные кислоты промывают горячей водой до нейтральной реакции промывных вод. Выделенные кислоты фильтруют через бумажный фильтр при 70–75°С в сушильном шкафу или используя воронку для горячего фильтрования. При этом на фильтр насыпают 3–5 г осушителя – безводного сульфата натрия.
Около 2 г отфильтрованных сухих кислот взвешивают с точностью до 0,0002 г и растворяют в нейтрализованном этиловом спирте. Титрование проводят раствором гидроксида натрия в присутствии фенолфталеина до не исчезающего в течение 1 мин розового окрашивания.
6 Обработка и вычисление результатов
Среднюю молекулярную массу жирных кислот (Мср, г ???) вычисляют по формуле:
,
где 2000 – объем 0,5 моль/дм3 раствора, содержащего 1 моль гидроксида натрия, см3; m – масса жирных кислот, взятых на титрование, г; V – количество титранта, израсходованного на титрование, см3; K – поправка к титру 0,5 моль/дм3 раствора гидроксида натрия.
7 Индивидуальное задание
Определить среднюю молекулярную массу смеси жирных кислот в различных видах мыла:
1) твердом туалетом;
2) жидком туалетом;
3) твердом или жидком детском мыле;
4) твердом хозяйственном мыле
и сравнить ее с молекулярной массой жирных кислот С12–С18.
6.2. Лабораторная работа № 2
Определение содержания ацетатных групп
в поливинилацетате
Поливинилацетат – продукт полимеризации винилацетата в присутствии инициаторов полимеризации: пероксидов водорода и бензоила и др. Пофазный контроль производства поливинилацетата включает определение остаточного мономера (винилацетата) в полимеризате, поливинилацетатном лаке, маточном растворе после суспензионной полимеризации, промывных водах. Кроме того, определяют содержание инициатора полимеризации и составы смесей, получаемых экстракционной разгонкой отгона после полимеризации винилацетата.
1 Метод измерений
Определение основано на титровании избытка гидроксида калия, оставшегося после его взаимодействия с ацетатными группами:
…─CH2─CH─…+ KOH → …─CH2─CH─…+CH3COOK
│ │
OCOCH3 OH
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Цилиндры мерные вместимостью 25 и 50 см3.
3 Вспомогательные устройства
Колба для титрования вместимостью 250 см3.
Колба плоскодонная вместимостью 100 см3;
Плитка электрическая;
Стакан химический вместимостью 100 см3;
Холодильник обратный.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия гидроксид (KOH), раствор в этаноле – 0,5 моль/дм3. Навеску щелочи массой 1,4 г растворяют в 50,0 см3 этанола;
Кислота соляная (HCl), раствор – 0,5 моль/дм3;
Фенолфталеин, раствор в этаноле – 1,0%;
Этанол, 95%.
5 Порядок выполнения работы
В термостойкую плоскодонную колбу со шлифом взвешивают 0,2000 г образца полимера. Приливают 25 см3 раствора гидроксида калия и смесь нагревают с обратным холодильником на кипящей водяной бане в течение 1,5–2 ч, периодически взбалтывая содержимое колбы.
Охлажденную смесь титруют раствором HCl в присутствии фенолфталеина до исчезновения розовой окраски.
Контрольный опыт проводят аналогично, но без добавления анализируемого продукта.
6 Обработка и вычисление результатов
Содержание ацетатных групп (ω, %) находят по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора HCl, пошедшие на титрование в контрольном опыте и на титрование пробы соответственно, см3; K – поправочный коэффициент нормальности HCl, …..; 0,0295 – масса ацетатных групп, соответствующая 1 см3 0,5 моль/дм3 HCl, г; 100 – коэффициент пересчета в проценты; т – масса навески полимера, г. Не сходятся единицы измерения.
7 Индивидуальное задание
1) Определить содержание ацетатных групп в ПВА-дисперсии и сравнить с теоретически рассчитанным значением.
6.3. Лабораторная работа № 3
Определение кислотности хлебобулочных изделий
Важнейшим показателем качества хлебов и хлебобулочных изделий является кислотность, которая различается для различных групп продукции (таблица 6.2).
Таблица 6.2
Кислотность различных групп хлебов и хлебобулочных изделий
|
Наименование группы продукции |
Кислотность мякиша, град. |
|
Хлеб пшеничный |
2,5–8,0 |
|
Хлеб пшенично-ржаной |
не более 10,0 |
|
Хлеб ржаной |
не более 12,0 |
|
Хлеб ржано-пшеничный |
не более 11,0 |
|
Батон |
не более 3,5 |
|
Изделия хлебобулочные сдобные (витушки, крендели, плюшки, ватрушки, лепешки, булки, сдобы) |
2,5–3,0 |
Различают истинную (активную) и общую (титруемую) кислотность. Истинная кислотность определяется концентрацией ионов водорода. Общая кислотность характеризуется суммарным содержанием кислот и измеряется в градусах.
Градус кислотности соответствует объему (см3) 1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, необходимому для нейтрализации кислот в 100 г мякиша хлебобулочного изделия.
Кислоты (молочная, уксусная, янтарная, муравьиная, винная, лимонная, аминокислоты) способствуют изменению электростатического взаимодействия молекул белка, его набуханию, пептизации, увеличению гидрофильности, уменьшению объема жидкой фазы в тесте и улучшению его физических свойств, а также существенно изменяют вкусовые качества готовых изделий.
1 Метод измерений
Метод основан на нейтрализации кислот, присутствующих в хлебобулочных изделиях раствором гидроксида натрия.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Пипетка Мора вместимостью 20 см3;
Секундомер;
Цилиндр мерный вместимостью 250 см3.
3 Вспомогательные устройства
Вибросмеситель;
Воронка диаметром 5–8 см;
Колба коническая вместимостью 250—300 см3 с пришлифованной пробкой;
Стакан химический вместимостью 300 см3;
Палочка стеклянная с резиновым наконечником.
4 Материалы, реактивы и растворы
Марля;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 0,1 моль/дм3;
Фенолфталеин, раствор в этаноле – 1,0% (мас.).
5 Подготовка проб
Пробу мякиша массой (25±0,01) г количественно переносят в коническую колбу, добавляют 50 см3 дистиллированной воды и растирают стеклянной палочкой до однородной массы. К полученной смеси приливают 200 см3 воды, закрывают пробкой, интенсивно встряхивают на вибросмесителе в течение 2 мин, затем выдерживают 10 мин и повторяют встряхивание. Смесь отстаивают 10 мин и фильтруют в сухой химический стакан через марлю. Полученный экстракт используют для анализа.
6 Порядок выполнения работы
Пипеткой отбирают 20 см3 экстракта в колбу для титрования, добавляют 2–3 капли раствора фенолфталеина. Титруют не менее трех раз до появления устойчивой розовой окраски. Вычисляют средний объем титранта.
7 Обработка и вычисление результатов
Кислотность (K, град.) хлебобулочного изделия рассчитывают по формуле:
,
где сNaOH – концентрация титранта, моль/дм3; VNa0H – объем титранта, израсходованный на титрование, см3; Vэ – объем экстракта с учетом добавленной воды для экстрагирования, см3; 100 — коэффициент пересчета на 100 г анализируемого продукта; Vп – объем экстракта, взятый на титрование, см3; т – масса навески пробы, г.
8 Индивидуальное задание
Определить кислотность следующих продуктов:
1) пшеничного хлеба;
2) пшенично-ржаного хлеба;
3) ржано-пшеничного хлеба;
4) ржаного хлеба;
5) сдобных хлебобулочных изделий
и сравнить ее с нормативным значением (табл. 6.2).
6.4. Лабораторная работа № 4
Определение числа омыления жиров и масел
Жирные масла растений и жиры запасных тканей животных представляют собой наряду с углеводами концентрированный энергетический и строительный резерв жизнедеятельности организма. Жиры состоят почти исключительно из глицеридов жирных кислот, то есть сложных эфиров глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. В природных жирах обнаружено более 200 различных жирных кислот. Преoблaдающими являются жиpныe кислоты с четным числом углеродных атомов от 8 до 24. Жирные кислоты с короткой цепью, содержащей менее 8 углеродных атомов (капроновая, масляная и др.), в составе глицеридов не встречаются, но могут присутствовать в свободном виде, влияя на запах и вкус жиров. Большинство жиров содержит 4–7 главных и несколько сопутствующих (составляющих менее 5% от суммы жирных кислот). До 75% жиров составляют глицериды всего трех кислот – пальмитиновой, олеиновой или линолевой. Входящие в состав триглицеридов жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными.
Свойства жиров определяются качественным составом жирных кислот, их количественным соотношением, процентным содержанием свободных, не связанных с глицерином, жирных кислот, соотношением различных триглицеридов и т.п. Насыщенные жирные кислоты образуют триглицериды, имеющие при обычной температуре твердую консистенцию. Среди них встречаются как животные (например, говяжий жир), так и растительные (например, масло какао) жиры. Ненасыщенные жирные кислоты образуют триглицериды, имеющие при тех же условиях жидкую консистенцию – животные жиры (например, рыбий жир) и подавляющее большинство растительных масел.
Триглицериды жирных кислот способны к превращениям, характерным для сложных эфиров. Под влиянием едких щелочей происходит расщепление эфирных связей, в результате чего образуются свободный глицерин и щелочные соли жирных кислот (мыла):
CH2OOCR1 CH2OH
│ │
CHOOCR2 + 3KOH → CHOH + R1COOK + R2COOK + R3COOK
│ │
CH2OOCR3 CH2OH
Реакция омыления широко используется для приготовления бытовых и медицинских мыл, а также для определения подлинности жиров (масел) (таблица 6.3) и уровня их качества. С этой целью определяют число омыления, то есть количество миллиграммов едкого калия (KOH), необходимое для нейтрализации свободных и связанных в виде триглицеридов жирных кислот, содержащихся в 1 г жира (масла).
Таблица 6.3
Число омыления растительных масел и животных жиров
|
Наименование масла/жира |
Число омыления, мг KOH |
|
Растительные масла |
|
|
Подсолнечное |
186–194 |
|
Кукурузное |
188–193 |
|
Соевое |
188–195 |
|
Арахисовое |
188–197 |
|
Оливковое |
185–196 |
|
Рапсовое |
172–175 |
|
Льняное |
184–195 |
|
Какао |
192–196 |
|
Пальмовое |
196–210 |
|
Кокосовое |
246–265 |
|
Животные жиры |
|
|
Говяжий: из сала-сырца костный |
193–200 193–198 |
|
Бараний |
191–200 |
|
Свиной |
193–203 |
Число омыления характеризует содержание в жирах и маслах групп, способных реагировать со щелочью, и используется при прогнозировании типа глицеридов в пробе. Глицериды, содержащие низкомолекулярные жирные кислоты, имеют более высокие числа омыления, чем при большой доле высокомолекулярных жирных кислот.
1 Метод измерений
Метод основан на титровании раствором соляной кислотой избытка КОН, оставшегося после гидролиза триглицеридов и нейтрализации свободных кислот, содержащихся в жире.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Весы технические;
Пипетка вместимостью 25 см3;
3 Вспомогательные устройства
Колбы конические термостойкие вместимостью 50 см3;
Обратный холодильник.
4 Материалы, реактивы и растворы
Калия гидроксид (KOH), раствор в этаноле – 0,05 моль/дм3;
Кислота соляная, раствор – 0,05 моль/дм3;
Фенолфталеин, раствор в этаноле – 1,0% (мас.).
5 Подготовка проб
В конической колбе взвешивают пробу жира или масла массой 3 г, добавляют 25,0 см3 раствора KOH, присоединяют обратный холодильник и нагревают при 100°С. Вследствие эмульгирования жира жидкость в колбе становиться мутной. Просветление жидкости служит признаком окончания омыления. Полученный раствор используют для анализа.
6 Порядок выполнения работы
Готовят контрольную пробу. Для этого в коническую колбу вносят 2,0 см3 воды, добавляют 25,0 см3 раствора KOH, присоединяют обратный холодильник и нагревают при 100°С.
В каждую колбу (с анализируемым раствором и контрольной пробой) добавляют по 2–3 капли раствора фенолфталеина и титруют не менее трех раз раствором HCl до обесцвечивания. Вычисляют средний объем титранта.
7 Обработка и вычисление результатов
Число омыления (N) рассчитывают по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора HCl, израсходованные на титрование в контрольном опыте и на титрование анализируемого раствора соответственно, см3; сHCl – концентрация раствора HCl, моль /дм3; 56,1 – молярная масса KOH, г/моль; т – масса навески жира или масла, г.
8 Индивидуальное задание
Определить число омыления:
1) масла подсолнечного;
2) масла оливкового;
3) масла рапсового;
4) говяжьего жира;
5) свиного жира
и сравнить полученное значение со справочными данными (табл. 6.3).
6.5. Лабораторная работа № 5
Определение содержания формальдегида в формалине
Формальдегид (муравьиный ангидрид) – бесцветный газ с характерным запахом. Хорошо растворяется в воде. Его водные растворы с добавлением различного количества метилового спирта, известны под названием формалина. Технический формалин в соответствии с [29] содержит 37,2±0,3% (высший сорт) и 37,0±0,5% (первый сорт) формальдегида, 4–8% метанола, а также в небольшом количестве примеси кислот (не более 0,02 и 0,04% – для высшего и первого сорта соответственно) и железа (не более 0,0001 и 0,0005% – для высшего и первого сорта соответственно).
1 Метод измерений
Определение основано на окислении формальдегида йодом в щелочной среде до соли муравьиной кислоты и последующем взаимодействии избытка йода с раствором тиосульфата натрия.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г.
Весы технические;
Колба мерная вместимостью 100 см3;
Пипетка вместимостью 5 и 20 см3;
Цилиндр вместимостью 10 см3.
3 Вспомогательные устройства
Бюкс для взвешивания;
Колба коническая с притертой пробкой вместимостью 250 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Йод (I), раствор – 0,1 моль/дм3 (1/2 I2);
Кислота соляная (НСl), раствор – 1,0 моль/дм3;
Крахмал, раствор – 0,5%;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 1,0 моль/дм3;
Натрия тиосульфат (Na2S2O)3, раствор – 0,1 моль/дм3.
5 Подготовка проб
1 г формалина взвешивают в бюксе с точностью ….. и количественно переносят в мерную колбу на 100 см3, добавляют дистиллированную воду до отметки и тщательно перемешивают.
Все операции с формалином проводят в вытяжном шкафу.
6 Порядок проведения испытаний
5 см3 полученного по п. 5 раствора с помощью пипетки переносят в коническую колбу с притертой пробкой. Туда же прибавляют пипеткой 20 см3 раствора йода и по каплям добавляют раствор гидроксида натрия до появления желтой окраски. Колбу закрывают, раствор перемешивают и оставляют стоять 10 мин. Затем содержимое колбы подкисляют, добавляя 15 см3 раствора соляной кислоты, остаток йода оттитровывают раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала до обесцвечивания.
Параллельно проводят контрольный опыт, оттитровывая 20 см3 раствора йода тиосульфатом натрия с добавлением 15 см3 раствора соляной кислоты.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
Содержание (ω, %) формальдегида рассчитывают по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора тиосульфата натрия, пошедшие на титрование контрольной и анализируемой проб соответственно, см3; K – поправочный коэффициент нормальности тиосульфата натрия, …; 0,00015 – масса формальдегида, соответствующая 1 см3 0,1 моль/дм3 тиосульфата натрия, …; 100 – объем приготовленного анализируемого раствора, см3; 100 – пересчет на проценты; т – масса навески формалина, г; 5 – объем анализируемого раствора, взятый для титрования, см3.
8 Индивидуальное задание
Определить массовую долю формальдегида в образцах технического формалина с различными сроками хранения.
6.6 Лабораторная работа № 6
Определение содержания витамина РР в драже и таблетках
Витамин РР – витамин, участвующий во многих окислительных реакциях живых клеток, лекарственное средство. Активное воздействие витамина PP на обменные процессы обусловлено его вхождением в состав ниацинамидадениндинуклеотида (НАД) и ниацинамидадениндинуклеотида фосфата (НАДФ), являющихся кофакторами ряда ферментов. В частности, ниацинамид входит в состав кодегидраз, являющихся переносчиками водорода к флавопротеиновым ферментам, и тем самым регулирует окислительно-восстановительные процессы в организме.
Витамин PP существует в двух формах – никотиновой кислоты и никотиномида (рис. 6.1).
Рис. 6.1 Структурные формулы никотиновой кислоты и никотиномида
Никотиновая кислота (ниацин) – единственный витамин, который традиционная медицина считает лекарством. Он является эффективным «лекарством», нормализующим содержание холестерина в крови, из всех существующих. Витамин РР необходим для здоровья сердца и оптимального кровообращения. Он участвует более чем в полусотне реакций, в ходе которых сахар и жир превращаются в энергию. Он также необходим для обмена аминокислот и участвует в превращении жиров в вещества, именуемых эйкозаноидами, – гормоноподобные агенты, управляющих метаболическими путями нашего организма.
Применение никотиномида рекомендовано при лечении следующих патологических состояний:
– диабет. Это вещество способно в определенной степени предотвращать повреждение поджелудочной железы, приводящее к утрате организмом способности вырабатывать собственный инсулин. Профилактический прием никотинамида сокращает число случаев диабета типа I более чем на 50%);
– остеоартрит. Никотинамид уменьшает боли и улучшает подвижность суставов.
Суточная потребность в никотиновой кислоте (и в никотинамиде) составляет:
– для взрослого человека – около 20 мг, при тяжелом физическом труде – около 25 мг;
– для детей: от 6 мес до 1 года – 6 мг; от 1 года до 1,5 лет – 9 мг; от 1,5 до 2 лет – 10 мг; от 3 до 4 лет – 12 мг; от 5 до 6 лет – 13 мг; от 7 до 10 лет – 15 мг; от 11 до 13 лет – 19 мг;
– для юношей и девушек 14–17 лет – 21 и 18 мг соответственно.
1 Метод измерений
???????????
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 50 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Весы технические;
Колбы мерные вместимостью 100 см3;
Пипетки вместимостью 2 и 25 см3
Термометр с диапазоном измерения от 0 до 100ºС, с ценой деления 1ºС;
Цилиндры мерные вместимостью 10 и 100 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Воронка;
Колбы конические с притертыми пробками вместимостью 250 см3;
Стаканчик для взвешивания;
Фарфоровая ступка с пестиком.
4 Материалы, реактивы и растворы
Бромтимоловый синий, раствор – 0,1%;
Бумага фильтровальная;
Вода дистиллированная;
Калия йодид (KI), ч.д.а.;
Кислота серная (H2SO4), раствор – 2 моль/дм3;
Кислота соляная, раствор – 1:2;
Крахмал, раствор – 0,5%;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 5 моль/дм3;
Натрия тиосульфат (Na2S2O3), раствор – 0,1 моль/дм3;
Сульфат меди (CuSO4∙H2O), раствор – 10%.
5 Подготовка проб
Отбирают 10 шт драже или таблеток. Взвешивают их с точностью до 0,01 г. Находят среднюю массу 1 драже/таблетки.
Пять-семь драже/таблеток тщательно растирают в фарфоровой ступке.
6 Порядок проведения испытаний
Берут точную навеску (1±0,01 г) растертых драже и количественно переносят в мерную колбу на 100 см3, добавляют не более 40 см3 раствора серной кислоты. Колбу помещают в водяную баню и выдерживают при температуре (90–100)°С в течение 30 мин. Колбу охлаждают до комнатной температуры и нейтрализуют раствором гидроксида натрия в присутствии раствора бромтимолового синего до появления синей окраски. Затем прибавляют 10 см3 раствора сульфата меди, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают путем переворачивания колбы и фильтруют через бумажный складчатый фильтр в чистую колбу.
В коническую колбу отбирают 50 см3 фильтрата, прибавляют 10 см3 разбавленной соляной кислоты и 2 г йодида калия. Колбу закрывают пробкой и оставляют в темноте на 10 мин.
Параллельно проводят контрольный опыт. В коническую колбу с притертой пробкой отбирают 5 см3 раствора сульфата меди, прибавляют 10 см3 раствора соляной кислоты, 50 см3 дистиллированной воды и 2 г йодида калия. Колбу закрывают пробкой и оставляют в темноте на 10 мин.
Выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм3 до соломенного цвета. Затем добавляют 2 см3 раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски от одной капли титранта.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
Содержание никотиновой кислоты (Х, %), рассчитывают по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора титранта, пошедшие на титрование анализируемой и контрольной проб соответственно, см3; 0,02462 – количество никотиновой кислоты, соответствующее 1 см3 0,1 моль /дм3 раствора тиосульфата натрия, г/см3; 100 – объем приготовленного анализируемого раствора, см3; 100 – пересчет на проценты; m – масса навески пробы, г; 50 – количество анализируемого раствора, взятого для титрования, см3.
Содержание никотиновой кислоты на 1 шт драже/таблеток (Y, мг), рассчитывают по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора титранта, пошедшие на титрование анализируемой и контрольной проб соответственно, см3; 24,62 – количество никотиновой кислоты, соответствующее 1 см3 0,1 н раствора тиосульфата натрия, мг/см3; р – средняя масса 1 шт драже/таблеток, г; 100 – объем приготовленного анализируемого раствора, см3; m – масса навески, г; 50 – количество анализируемого раствора, взятого для титрования, см3.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание витамина РР в драже или таблетках различных торговых марок и сравнить с данными, приведенными на упаковке.
6.7. Лабораторная работа № 7
Определение содержания витамина С в драже и таблетках
Витамин С (L-аскорбиновая кислота – биологически активный изомер аскорбиновой кислоты, рис. 6.2) играет важную роль в организме человека: необходим для нормального функционирования соединительной и костной ткани; выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом.
Рис. 6.2 Структурная формула L-аскорбиновой кислоты
Аскорбиновая кислота представляет одну из форм гексуроновых кислот (C6H8O6) и существует в двух формах – собственно аскорбиновая кислота и образующаяся из нее при окислении дегидроаскорбиновая кислота.
Аскорбиновая кислота обладает не только кислотными, но и восстановительными свойствами. Аскорбиновая кислота устойчива в кислых растворах и при этом выдерживает кипячение, менее устойчива в нейтральных и быстро теряет С-витаминную активность в щелочных растворах.
Суточная потребность в витамине С для различных групп населения и соответственно его содержание в витаминных препаратах отличается и приведены в таблице 6.4.
Таблица 6.4
Суточная потребность в витамине С и витаминные препараты
с его содержанием
|
Группа населения (возраст), год |
Суточная потребность, мг |
Наименование препаратов |
|
Дети |
||
|
0–0,5 |
30 |
Вибовит |
|
0,5–1 |
35 |
Джунгли с минералами, Пиковит, Витрум циркус и Витрум юниор, KID’S FORMULA. |
|
1–3 |
40 |
|
|
4–6 |
45 |
|
|
7–10 |
45 |
|
|
Женщины |
||
|
11–14 |
50 |
«Younglife» серии «MEGAMAX» |
|
15–18 |
60 |
|
|
19–24 |
60 |
Витрум пренатал форте, LADY’S FORMULA, Менопейс |
|
25–50 |
60 |
|
|
> 50 |
60 |
Витрум атеролитин, Витрум цетури |
|
Беременные женщины |
100 |
Теравит прегна, Центрум-Матерна, Elevit |
|
Мужчины |
||
|
11–14 |
50 |
«Younglife» серии «MEGAMAX» |
|
15–18 |
60 |
|
|
19–24 |
60 |
MAN’S FORMULA, Велмен |
|
25–50 |
60 |
|
|
> 50 |
60 |
Витрум атеролитин, Витрум цетури |
1 Метод измерений
Метод основан на окислении аскорбиновой кислоты йодом, выделившимся при взаимодействии йодида калия (KI) с титрантом (KIO3) в кислой среде:
C6H8O6 – аскорбиновая кислота, C6H6O6 – дегидроаскорбиновая кислота.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Колбы мерные вместимостью 50 см3;
Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 см3.
3 Вспомогательные устройства
Воронка;
Колбы конические вместимостью 50 и 100 см3;
Стаканчик для взвешивания вместимостью 50 см3;
Фарфоровая ступка с пестиком.
4 Материалы, реактивы и растворы
Бумага фильтровальная;
Вата гигроскопическая;
Вода дистиллированная;
Калий йодид (KI), раствор – 1%;
Калий йодат (KIO3), раствор – 0,001 моль/дм3;
Кальций углекислый (CaCO3), ч.д.а.;
Кислота соляная, раствор – 2%;
Кислота уксусная, раствор – 5%;
Крахмал – 0,5%-й раствор;
Свинец уксуснокислый (Pb(CH3COO)2), раствор в 5%-й уксусной кислоте – 5%.
5 Подготовка проб
Драже (или таблетки) тщательно растирают в фарфоровой ступке. В стеклянный стаканчик взвешивают точную навеску (0,5±0,01 г) растертого драже. Приливают экстрагирующий раствор – 2% раствор соляной кислоты – в количестве не менее 3 см3 на 1 г навески и настаивают в течение 10 минут.
Содержимое стаканчика количественно переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводят экстрагирующим раствором до метки и перемешивают путем переворачивания. Затем полученный раствор фильтруют через слой гигроскопической ваты, получая первоначальный экстракт.
Отбирают пипеткой 10 см3 первоначального экстракта и вносят в коническую колбу вместимостью 50 см3. Затем прибавляют 0,4 г углекислого кальция, слегка перемешивая, осторожно приливают пипеткой 5 см3 5%-го раствора свинца уксуснокислого, перемешивают и фильтруют через бумажный складчатый фильтр.
6 Порядок проведения испытаний
В коническую колбу вместимостью 50 см3 пипеткой вносят 0,5 см3 1% раствора KI, 2 см3 0,5% раствора крахмала, 1 см3 2% HCl, воды до общего объема 10 см3 и аликвоту – 0,5 см3 – фильтрата, полученного по п. 5. Затем раствор титруют из бюретки 0,001 моль/дм3 раствором KIO3 до появления стойкого слабосинего окрашивания.
Параллельно проводят контрольный опыт. В коническую колбу вносят пипеткой 0,5 см3 1% раствора KI, 2 см3 0,5% раствора крахмала, 1 см3 2% HCl и воды до общего объема 10 см3. Титрование проводят аналогичным образом.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
Содержание аскорбиновой кислоты (Х, мг%), рассчитывают по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора титранта, пошедшие на титрование анализируемой и контрольной проб соответственно, см3; 0,088 – количество аскорбиновой кислоты, соответствующее 1 см3 0,001 моль экв/дм3 раствора йодата калия, мг/см3; V3 – объем, до которого доведена навеска при прибавлении к ней экстрагирующего раствора, см3; 100 – пересчет на проценты; m – масса навески, г; V4 – количество экстракта, взятое для титрования, см3.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание витамина С в драже или таблетках различных торговых марок и сравнить с данными, приведенными на упаковке.
6.8. Лабораторная работа № 8
Определение показателей окислительной порчи жиров и масел
Масла и жиры являются важными продуктами питания, на долю которых приходится до 30% энергетической ценности. Они также имеют большое биологическое значение: в их состав, кроме глицеридов, содержащих незаменимые жирные кислоты, входит и ряд других биологически активных веществ, таких как витамины А, К, Е.
Нейтральные жиры – триглицериды – наиболее распространенная в природе группа липидов, находящихся в большинстве растительных и животных клеток. Физические и химические свойства триглицеридов зависят от природы и структуры высших жирных кислот, входящих в их состав. Наиболее часто в жирах встречается олеиновая кислота, на долю которой в большинстве природных жиров приходится около 30%, затем идет пальмитиновая кислота – от 15 до 50%. Остальные жирные кислоты находятся в жирах растительного и животного происхождения в небольшом количестве – 1–5 %. В составе растительных масел довольно высока доля ненасыщенных жирных кислот – до 90%.
Кислотным числом называется показатель, характеризующий количество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. Кислотное число – физическая величина, равная массе гидроокиси калия в мг, необходимой для нейтрализации суммы свободных жирных кислот и других нейтрализуемых щелочью сопутствующих триглицеридам веществ, содержащихся в 1 г масла.
Кислотное число не зависит от природы жира, оно изменяется от продолжительности и условий хранения, температурной обработки. Для растительных масел кислотное число несколько больше, чем для животных. Для растительных масел кислотное число не должно превышать 4,0 (нерафинированные) и 0,6 мг КОН (рафинированные) [30].
Наличие в жирах первичных продуктов окисления (перекисей и гидроперекисей) характеризуется перекисным числом. Перекисное число выражается количеством граммов йода, выделенного из йодида калия перекисями, содержащимися в 100 г жиров. Для пищевых масел данный показатель находится в пределах от 0,2 до 3,0% ммоль/кг ½ О и не должно превышать 10,0 ммоль/кг ½ О, а для оливкового масла – 5,0 ммоль/кг ½ О [30].
1 Метод измерений
Метод определения кислотного числа основан на нейтрализации свободных жирных кислот растворами щелочей в спирто-эфирных (cпирто-хлороформенных) растворах жира.
Метод определения перекисного числа основан на реакции взаимодействия продуктов окисления растительных масел и жиров (перекисей и гидроперекисей) с йодидом калия в растворе уксусной кислоты и хлороформа и последующем количественном определении выделившегося йода раствором тиосульфата натрия титриметрическим методом.
Реакция протекает в кислой среде. Уксусная кислота взаимодействует с насыщенным раствором йодида калия с образованием йодистоводородной кислоты:
Гидроперекиси вступают в реакцию с йодистоводородной кислотой по уравнению:
CH3(CH2)6СНСН═СН(СН2)7СООН + 2НI→
│
О─ОН
→CH3(CH2)6СНСН═СН(СН2)7СООН + I2 + Н2О
│
ОН
Выделившийся йод оттитровывают тиосульфатом натрия:
2 Средства измерений
Бюретки вместимостью 5 и 25 см3;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Колбы мерные вместимостью 100 см3;
Пипетки вместимостью 1 и 5 см3;
Термометр с диапазоном измерения от 0 до 100ºС, с ценой деления 1ºС;
Цилиндры мерные вместимостью 25 и 100 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Воронка;
Колбы конические вместимостью 250 см3;
Стаканчик для взвешивания;
Шкаф сушильный лабораторный
4 Материалы, реактивы и растворы
Бумага фильтровальная;
Вода дистиллированная;
Калия гидроксид (KOH), водный или спиртовый раствор – 0,1 моль/дм3;
Калия йодид (KI), раствор свежеприготовленный – 50,0–55,0%;
Кислота уксусная (СН3COOH), ледяная;
Крахмал, раствор – 0,5%;
Натрия тиосульфат (Na2S2O3), раствор – 0,01 и 0,002 моль/дм3;
Спирт этиловый технический;
Фенолфталеин, раствор спиртовой – 1,0%.
Хлороформ технический;
Эфир диэтиловый.
5 Подготовка к испытанию
5.1 Определения кислотного числа
5.1.1 Приготовление смеси растворителей (в работе готовят одну из указанных смесей).
Спирто-эфирную смесь готовят из двух частей диэтилового эфира и одной части этилового спирта с добавлением 5 капель раствора фенолфталеина на 50 см3 смеси. Смесь нейтрализуют 0,1 моль/дм3 раствором KOH до едва заметной розовой окраски.
Спирто-хлороформенную смесь готовят из равных частей хлороформа и этилового спирта с добавлением 5 капель раствора фенолфталеина на 50 см3 смеси. Смесь нейтрализуют 0,1 моль/дм3 раствором KOH до едва заметной розовой окраски.
При использовании спирто-эфирной смеси титрование проводят водным или спиртовым раствором KOH; при использовании спирто-хлороформенной смеси – спиртовым раствором KOH.
5.1.2 Подготовка проб
Масло перед взятием пробы тщательно перемешивают. При наличии в жидком масле мути или осадка, а также при анализе застывших масел образец масла помещают в сушильный шкаф, имеющий температуру 50°С, и нагревают его до той же температуры. Затем масло перемешивают. Если после этого масло не становится прозрачным, его фильтруют в шкафу при температуре 50°С.
5.2 Определение перекисного числа
5.2.1 Подготовка проб
Прозрачное масло тщательно перемешивают. При наличии в масле мути или осадка пробу фильтруют при температуре (20±5)°С.
6 Порядок проведения испытаний
6.1 Определение кислотного числа
В коническую колбу отвешивают 3–5 г масла с точностью до 0,01 г, приливают 50 см3 нейтрализованной смеси растворителей, полученной по п. 5.1.1, и перемешивают.
Если при этом масло не растворяется, его нагревают на водяной бане и затем охлаждают до температуры 15–20°С.
Полученный раствор масла при постоянном взбалтывании быстро титруют 0,1 моль/дм3 раствором KOH до получения слабо-розовой окраски, устойчивой в течение 30 с.
6.2 Определение перекисного числа
Массу пробы для анализа определяют по таблице 6.5 в зависимости от предполагаемого значения перекисного числа.
Таблица 6.5
Данные для определения массы анализируемой пробы при определении
перекисного числа
|
Предполагаемое значение перекисного числа, ммоль/кг |
Масса испытуемой пробы, г |
|
От 0 до 6,0 |
5,000–2,000 |
|
Св. 6,0 до 10,0 |
2,000–1,200 |
|
Св. 10,0 до 15,0 |
1,200–0,600 |
|
Св. 15,0 до 25,0 |
0,600–0,500 |
Пробу взвешивают с точностью до 0,001 г в колбе. Добавляют 10 см3 хлороформа, быстро растворяют в анализируемую пробу, приливают 15 см3 уксусной кислоты и 1 см3 раствора йодида калия, после чего колбу сразу же закрывают, перемешивают содержимое в течение 2 мин и оставляют на 5 мин в темном месте при температуре 15–20°С.
Затем добавляют 75 см3 воды, тщательно перемешивают и добавляют пять капель раствора крахмала до появления слабой однородной фиолетово-синей окраски и выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия до молочно-белой окраски, устойчивой в течение 5 с, используя раствор с концентрацией 0,002 моль/дм3, если предполагаемой значение перекисного числа не более 6,0 ммоль/кг.
Если предполагаемое значение перекисного числа более 6 ммоль/кг, после добавления воды и перемешивания выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия с концентрацией 0,01 моль/дм3 до заметного снижения интенсивности окраски раствора. Осторожно добавляют крахмал до появления слабой однородной фиолетово-синей окраски. Оставшийся йод титруют раствором тиосульфата натрия до молочно-белой окраски в конце титрования. Допускается наличие различных оттенков окраски в соответствии со специфическими особенностями окраски анализируемых масел.
Для каждой анализируемой пробы выполняют два измерения.
Параллельно проводят контрольный опыт. Контрольную пробу готовят аналогично анализируемой только без добавления масла. Если на контрольное измерение пойдет более 0,1 см3 0,01 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, то проверяют соответствие реактивов требованиям стандартов.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Определение кислотного числа
Кислотное число масла (Х1, мг КОН/г), вычисляют по формуле:
,
где 5,611 – коэффициент, равный значению расчетной массы КОН в
1 см3 0,1 моль/дм3 раствора КОН, мг/см3; К – поправка к титру 0,1 моль/дм3 раствора КОН; V – объем 0,1 моль/дм3 раствора КОН, израсходованного на титрование, см3; m – масса масла, г.
За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Вычисления проводят до второго десятичного знака с последующим округлением результатов до первого десятичного знака. Значения допускаемых расхождений между результатами двух параллельных определений приведены в таблице 6.6.
Таблица 6.6
Нормативы повторяемости
|
Значения кислотного числа, мг КОН/г |
Норматив повторяемости, мг КОН/г |
|
До 0,2 включ. |
0,015 |
|
Св. 0,2 до 0,4 включ. |
0,05 |
|
Св. 0,4 до 1,0 включ. |
0,07 |
7.2 Определение перекисного числа
Перекисное число (Х2, в ммоль/кг ½ О), вычисляют по формуле:
,
где V1 и V0 – объемы растворов тиосульфата натрия, израсходованные на титрование контрольной и анализируемой проб соответственно, см3; С – концентрация раствора тиосульфата натрия, моль/дм3; 1000 – коэффициент, учитывающий пересчет результата измерения в миллимоли на килограмм; m – масса испытуемой пробы, г.
Вычисление проводят с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака.
Пересчет результата в процентах йода (граммах йода на 100 г жира) осуществляют следующим образом: результат, выраженный в ммоль/кг ½ О, делят на 78.
8 Индивидуальное задание
Определить кислотное и перекисное числа в следующих маслах:
1) подсолнечном рафинированном и нерафинированном;
2) рапсовом и подсолнечном;
3) оливковом и подсолнечном;
4) подсолнечном с различными сроками хранения
и сравнить полученные данные с нормируемыми значениями [30].
6.9. Лабораторная работа № 9
Определение содержания общего сахара в карамели
Общий сахар – сумма всех сахаров в продукте, включая редуцирующие сахара (глюкозу, фруктозу, мальтозу, лактозу) и сахарозу.
Редуцирующие сахара – вещества, восстанавливающие раствор меди или других поливалентных металлов.
Общий сахар определяют после инверсии (гидролиза) сахарозы в кислой среде, в результате которой образуются глюкоза и фруктоза (инвертный сахар). Следовательно общим сахаром или сахаром после инверсии называется сумма всех сахаров, полученных в результате инверсии исследуемого раствора, содержащего редуцирующие вещества (сумма всех сахаров – глюкозы, фруктозы, мальтозы и лактозы) и сахарозу.
Содержание сахарозы определяют по разности между количеством редуцирующих сахаров после инверсии и до нее.
Карамель представляет собой сахарное кондитерское изделие твердой консистенции, изготовленное из карамельной массы с начинкой или без нее. Карамельную массу готовят увариванием сахара и крахмальной патоки в соотношении 2:1. В процессе уваривания кристаллический сахар переходит в аморфное состояние, и карамельная масса в уваренном состоянии представляет собой вязкую прозрачную жидкость. Патока, или инвертный сахар, препятствует образованию кристаллов. При охлаждении до 70–90°С карамельная масса приобретает пластичность, в этом состоянии ее подкрашивают, ароматизируют, добавляют кислоты и проминают для равномерного распределения добавок, удаления пузырьков воздуха, образующего в готовых изделиях раковины.
Карамельная масса содержит много редуцирующих веществ, обладающих гигроскопичностью. В соответствии с ГОСТ 6477 [31] массовая доля редуцирующих веществ в карамели неподкисленной должна быть не более 20%, а при введении 0,6% кислоты – 22%.
1 Метод измерений
Определение содержания редуцирующих сахаров основано на их окислении двухвалентной медью в щелочном растворе. При этом образуется остаток закисной меди Cu2O в количестве, эквивалентном содержанию редуцирующих сахаров. О содержании Cu2O по количеству невосстановленной меди, которая в кислой среде реагирует с йодидом калия, выделяя свободный йод, определяемый титрованием тиосульфатом натрия:
Вычислив разницу между содержанием двухвалентной меди до (контрольный опыт) и после реакции с редуцирующими сахарами находят количество образовавшейся закиси меди и эквивалентное ему содержание редуцирующих сахаров.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 250 см3;
Пипетки вместимостью 5 и 50 см3;
Термометр с диапазоном измерения от 0 до 100 ºС, с ценой деления 1 ºС;
Цилиндр мерный вместимостью 10 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Воронка диаметром 3 см;
Колба коническая с пробками, в которые вмонтированы обратные холодильники, вместимостью 250 см3;
Стеклянная палочка;
Фарфоровая ступка с пестиком;
Химический стакан вместимостью 100 см3;
Центры кипения;
Электроплитка;
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия йодид (KI), раствор свежеприготовленный – 30,0%;
Кислота серная (H2SO4), раствор – 4 моль/дм3;
Кислота соляная (HCl), плотность – 1,19 г/см3;
Крахмал, раствор – 1,0%
Медь сернокислая (CuSO4), раствор (медно-цитратный) – 25 г соли на 1,0 дм3;
Метилоранж, водный раствор – 0,2%;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 25 г в 100 cм3 раствора;
Натрия тиосульфат (Na2S2O3), раствор – 0,1 моль/дм3;
Натрий углекислый (Na2CO3) кристаллический, ч.д.а.
5 Подготовка пробы
5.1 Определение редуцирующих сахаров до инверсии
Карамель предварительно очищают от сахара-песка и других отделочных материалов, а от карамели с начинкой откалывают уголки так, чтобы в навеску не попала начинка. Карамельную массу измельчают в ступке и берут навеску 1,5–2 г с точностью до 0,01 г. Навеску помещают в стакан, добавляют 50 см3 дистиллированной воды и все тщательно перемешивают. При этом следят за тем, чтобы температура раствора и дистиллированной воды была 20°С. Полученный раствор с помощью стеклянной палочки и воронки переносят в мерную колбу на 250 см3 и доводят водой до метки. После тщательного перемешивания раствор готов к анализу на содержание редуцирующих сахаров до инверсии (раствор 1).
5.2 Определение редуцирующих сахаров после инверсии
50 см3 раствора карамели, полученного по п. 5.1, пипеткой вносят в мерную колбу на 250 см3, добавляют 50 см3 воды и 5 см3 концентрированной соляной кислоты и, опустив в колбу термометр, нагревают ее в течение 5 мин на водяной бане при температуре содержимого колбы (60–70)°С. Затем колбу быстро охлаждают, раствор нейтрализуют щелочью по метилоранжу и доводят объем до метки водой при температуре 20°С. После тщательного перемешивания раствор готов к анализу на содержание редуцирующих сахаров после инверсии (раствор 2).
6 Порядок проведения испытаний
6.1 Определение редуцирующих сахаров до инверсии
В коническую колбу вместимостью 250 см3 вносят 25 г медно-цитратного раствора, 10 см3 раствора 1 и 15 см3 воды. Для равномерности кипения необходимо добавить центры кипения.
Колбу накрывают воронкой, нагревают и кипятят в течение 10 мин. По окончании кипения колбу быстро охлаждают и добавляют с помощью мерного цилиндра 10 см3 раствора йодида калия и 30 см3 4 моль/дм3 серной кислоты.
Во избежание выбрасывания жидкости серную кислоту приливают постепенно.
Раствор в колбе в результате выделившегося свободного йода окрашивается в бурый цвет. Его немедленно титруют 0,1 моль/дм3 раствором тиосульфата натрия: сначала до светло желтого цвета, затем, прилив 2–3 см3 1% раствора крахмала, до полного исчезновения синей окраски.
6.2 Определение редуцирующих сахаров после инверсии
В коническую колбу вместимостью 250 см3 вносят 25 г медно-цитратного раствора, 10 см3 раствора 2 и 15 см3 воды. Дальнейшие операции аналогичны, приведенным в п. 6.1.
6.3 Контрольный опыт
Все операции аналогичны, приведенным в п. 6.1. Только вместо раствора 1 в колбу вносят 10 см3 воды.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Определение редуцирующих сахаров в анализируемых растворах
Количество редуцирующих веществ в 10 см3 анализируемых растворов определяют по разности между количествами тиосульфата натрия, пошедшими на титрование контрольного и рабочего раствора, используя данные, приведенные в таблице 6.7.
Таблица 6.7
Определение массы редуцирующих сахаров
|
0,1 моль/дм3 раствор Na2S2O3, см3 |
Масса редуцирующего сахара, мг |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0 |
0,20 |
0,50 |
0,75 |
1,00 |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
2,25 |
|
|
1 |
2,51 |
2,77 |
3,03 |
3,29 |
3,55 |
3,81 |
4,07 |
4,33 |
4,59 |
4,85 |
|
2 |
5,11 |
5,37 |
5,63 |
5,89 |
6,15 |
6,41 |
6,67 |
6,93 |
7,19 |
7,45 |
|
3 |
7,71 |
7,97 |
8,23 |
8,49 |
8,75 |
9,01 |
9,27 |
9,53 |
9,79 |
10,05 |
|
4 |
10,31 |
10,57 |
10,83 |
11,09 |
11,35 |
11,61 |
11,87 |
12,13 |
12,39 |
12,65 |
|
5 |
12,92 |
13,19 |
13,46 |
13,73 |
14,00 |
14,27 |
14,54 |
14,81 |
15,08 |
15,35 |
|
6 |
15,62 |
15,89 |
16,16 |
16,43 |
16,70 |
16,97 |
17,24 |
17,51 |
17,78 |
18,05 |
|
7 |
18,32 |
18,59 |
18,86 |
19,13 |
19,40 |
19,67 |
19,94 |
20,21 |
20,48 |
20,75 |
|
8 |
21,02 |
21,29 |
21,56 |
21,83 |
22,10 |
22,37 |
22,64 |
22,91 |
23,18 |
23,45 |
|
9 |
23,73 |
24,01 |
24,29 |
24,57 |
24,85 |
25,13 |
25,41 |
25,69 |
25,97 |
26,25 |
|
10 |
26,53 |
26,81 |
27,09 |
27,37 |
27,65 |
27,93 |
28,21 |
28,49 |
28,77 |
29,05 |
|
11 |
29,33 |
29,61 |
29,89 |
30,17 |
30,45 |
30,73 |
31,01 |
31,29 |
31,57 |
31,85 |
|
12 |
32,13 |
32,41 |
32,69 |
32,97 |
33,25 |
33,53 |
33,81 |
34,09 |
34,37 |
34,65 |
|
13 |
34,93 |
35,21 |
35,49 |
35,77 |
36,05 |
36,33 |
36,61 |
36,89 |
37,17 |
37,45 |
|
14 |
37,74 |
38,03 |
38,32 |
38,61 |
38,89 |
39,18 |
39,47 |
39,76 |
40,05 |
40,34 |
|
15 |
40,63 |
40,92 |
41,21 |
41,50 |
41,79 |
42,08 |
42,37 |
42,66 |
42,95 |
43,24 |
|
16 |
43,53 |
43,82 |
44,11 |
44,40 |
44,69 |
44,98 |
45,27 |
45,56 |
45,85 |
46,14 |
|
17 |
46,44 |
46,74 |
47,04 |
47,34 |
47,64 |
47,94 |
48,24 |
48,54 |
48,84 |
49,14 |
|
18 |
49,44 |
49,74 |
50,04 |
50,34 |
50,64 |
50,94 |
51,24 |
51,54 |
51,84 |
52,14 |
|
19 |
52,44 |
52,74 |
53,04 |
53,34 |
53,64 |
53,94 |
54,24 |
54,54 |
54,84 |
55,14 |
|
20 |
55,45 |
55,76 |
56,07 |
56,38 |
56,69 |
57,00 |
57,31 |
57,62 |
57,93 |
58,24 |
|
21 |
58,55 |
58,86 |
59,17 |
59,48 |
59,79 |
60,10 |
60,41 |
60,72 |
61,03 |
61,34 |
|
22 |
61,65 |
61,96 |
62,27 |
62,58 |
62,89 |
63,20 |
63,51 |
63,82 |
64,13 |
64,44 |
7.2 Определение массовой доли редуцирующих сахаров
Массовую долю редуцирующих сахаров (Х, %) вычисляют по формуле:
,
где m1 – масса редуцирующего сахара, определенная по таблице 6.7, мг; V – объем мерной колбы, в которой растворяли навеску, см3; 100 – коэффициент пересчета в проценты; V1 – объем анализируемого раствора, взятый для титрования, см3; 1000 – коэффициент пересчета миллиграммов редуцирующего сахара в граммы; m – масса навески пробы, г.
7.3 Определение массовой доли общего сахара
Массовую долю общего сахара (Х1, %) вычисляют по формуле:
,
где m1 – масса редуцирующего сахара, определенная по таблице 6.7, мг; V – объем мерной колбы, в которой растворяли навеску, см3; V2 – вместимость мерной колбы, в которой проводилась инверсия, см3; 100 – коэффициент пересчета в проценты; V1 – объем анализируемого раствора, взятый для титрования, см3; V3 – объем анализируемого раствора, взятый для инверсии, см3; 1000 – коэффициент пересчета миллиграммов редуцирующего сахара в граммы; m – масса навески пробы, г.
7.4 Определение массовой доли сахарозы
Массовую долю сахарозы (Х2, %) вычисляют по формуле:
,
где 0,95 – коэффициент для пересчета редуцирующего сахара в сахарозу; X1 – массовая доля общего сахара (см. п. 7.3), %; X – массовая доля редуцирующего сахара (см. п. 7.2), %.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми в одной лаборатории не должны превышать по абсолютному значению 0,5%.
Вычисление проводят с точностью до первого десятичного знака.
Пределы допускаемых значений погрешности измерения ±1,0% при доверительной вероятности 95%.
8 Индивидуальное задание
Определить массовые доли редуцирующих сахаров, общего сахара и сахарозы в карамели различных видов и сортов и сравнить полученные данные с нормируемыми значениями [31].
6.10. Лабораторная работа № 10
Определение окисляемости воды
Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических веществ и легко окисляющихся неорганических соединений (Fe2+, сульфитов, сульфидов, хлоридов, нитритов, сероводорода и др.) и выражается массой кислорода, потраченного на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм3 воды. При ее определении в качестве окислителя органических веществ применяют KMnO4 (перманганатная окисляемость).
В соответствии с [32] окисляемость питьевой воды не должна превышать 5 мг O2/дм3. Окисляемость воды при производстве алкогольных и безалкогольных напитков не должна превышать 3 мг O2/дм3.
1 Метод измерений
Определение основано на перманганатометрическом окислении находящихся в воде восстановителей в кислой среде. В анализируемую пробу вводят избыток раствора перманганата калия. Для учета количества KMnO4, затраченного на окисление содержащихся в воде примесей, добавляют такое же количество щавелевой кислоты. Щавелевая кислота взаимодействует с остатком KMnO4:
Не вступившую в реакцию щавелевую кислоту титруют раствором перманганата калия и по полученным результатам рассчитывают окисляемость воды.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 250 см3;
Пипетки Мора вместимостью 10 и 100 см3;
Цилиндр мерный вместимостью 10 см3.
3 Вспомогательные устройства
Колба коническая термостойкая вместимостью 250 см3;
Стекло часовое;
Химический стакан вместимостью 100 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия перманганат, стандартный раствор – 0,01 моль/дм3;
Кислота серная, раствор – 2,0 моль/дм3;
Кислота щавелевая, стандартный раствор – 0,01 моль/дм3.
5 Порядок проведения испытаний
В коническую колбу помещают 100 см3 анализируемой воды, добавляя 5 см3 серной кислоты и 10 см3 раствора перманганата калия из бюретки. Закрывают колбу часовым стеклом, нагревают до кипения и кипятят 10 мин. К горячему раствору добавляют 10 см3 раствора щавелевой кислоты, тщательно перемешивают. Обесцветившийся горячий раствор титруют раствором KMnO4 до появления устойчивой бледно-розовой окраски.
6 Обработка и вычисление результатов измерений
Окисляемость воды (O, мг O2/дм3) рассчитывают по формуле:
где с – концентрация титранта, моль/дм3; V – объем титранта, затраченный на титрование, см3; 8 – масса кислорода, эквивалентная 1 см3 раствора KMnO4 с концентрацией 1 моль/дм3; 1000 – коэффициент пересчета граммов кислорода в миллиграммы; Vп – объем пробы воды, см3.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисление проводят с точностью до целого числа.
7 Индивидуальное задание
Определить окисляемость:
1) питьевой воды;
2) рецептурной воды, отобранной на пищевом предприятии,
и сравнить полученные результаты с гигиеническим нормативом [32].
6.11. Лабораторная работа № 11
Определение массовой доли редуцирующих сахаров в сахарной свекле по Бертрану
Сахарная свекла является основным сырьем для производства сахара (сахарозы). Корнеплод сахарной свеклы содержит 75% воды и 25% сухих веществ. Среднее содержание сахарозы в сахарной свекле 17,5%. Оно колеблется от 15 до 22,5% и зависит от сорта, условий выращивания, способов уборки, хранения.
Несахара свеклы – азотсодержащие вещества (1,1%), безазотистые органические соединения (0,9%) и минеральные вещества (0,5%). В состав азотистых органических веществ (1,2%) входят белок – 0,7%, беатин – 0,2%, аминокислоты – 0,2%; безазотистые органические вещества включают инвертный сахар – 0,12%, органические кислоты – 0,5%; минеральный состав, пересчитанный на оксиды: К2О – 0,20, СаО – 0,07, Na20 – 0,04 и P2O3 – 0,07% и др.
В водных растворах сахароза легко гидролизуется с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы (редуцирующих сахаров). Эта смесь называется инвертным сахаром.
Редуцирующие сахара, которые содержатся в свекольном соке, относятся к нежелательным компонентам, так как в процессе производства сахара происходят сложные их превращения; образование оксиметилфурфурола и меланоидинов, осмоление в щелочной среде с образованием темноокрашенных соединений. Продукты щелочного разложения редуцирующих веществ и меланоидины являются основными компонентами красящих веществ, содержащихся в кристаллах готового сахара.
1 Метод измерений
В основе определения лежит реакция редуцирующих сахаров с раствором Феллинга (смесь растворов CuSO4 и сегнетовой соли C4H4O6KNa) в щелочной среде:
Редуцирующие сахара под действием альдегидной или кетонной группы окисляются. В комплексном соединении Cu2+ восстанавливается, выпадает красный осадок Cu2O в количестве, соответствующем содержанию сахара:
На осадок Cu2O действуют раствором Fe2(SO4)3 в сернокислой среде, при этом Cu2O окисляется до CuSO4, Fe3+ восстанавливается до Fe2+:
Образовавшийся FeSO4 оттитровывают раствором KMnO4:
По объему раствора перманганата калия, израсходованного на титрование раствора FeSO4, вычисляют количество Cu2O, затем находят содержание сахаров в анализируемом растворе.
Между содержанием сахаров и Cu2O имеется эмпирическая зависимость. В таблице 6.8 приведены численные данные по взаимосвязи между содержанием меди и глюкозы.
Таблица 6.8
Пересчет массы меди (мг) на содержание глюкозы (мг)
|
Медь |
Глюкоза |
Медь |
Глюкоза |
Медь |
Глюкоза |
Медь |
Глюкоза |
|
1,5 |
0,68 |
6,0 |
2,75 |
10,5 |
5,0 |
15,5 |
7,50 |
|
2,0 |
0,90 |
6,5 |
3,00 |
11,0 |
5,25 |
16,0 |
7,75 |
|
2,5 |
1,13 |
7,0 |
3,25 |
11,5 |
5,50 |
16,5 |
8,00 |
|
3,0 |
1,36 |
7,5 |
3,5 |
12,0 |
5,75 |
17,0 |
8,25 |
|
3,5 |
1,59 |
8,0 |
3,75 |
12,5 |
6,00 |
17,5 |
8,50 |
|
4,0 |
1,81 |
8,5 |
4,00 |
13,0 |
6,25 |
18,0 |
8,75 |
|
4,5 |
2,04 |
9,0 |
1,25 |
13,5 |
6,50 |
18,5 |
9,00 |
|
5,0 |
2,27 |
9,5 |
4,50 |
14,0 |
6,75 |
19,0 |
9,25 |
|
5,5 |
2,50 |
10,0 |
4,75 |
14,5 |
7,00 |
19,5 |
9,50 |
|
15,0 |
7,25 |
20,0 |
9,75 |
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 100 см3;
Пипетки вместимостью 5, 10 и 50 см3;
Таймер;
Термометр с диапазоном измерения от 0 до 100ºС, с ценой деления 1ºС;
Цилиндр мерный вместимостью 100 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Воронка;
Колба коническая вместимостью 50 см3;
Химический стакан вместимостью 100 см3;
Часовое стекло.
4 Материалы, реактивы и растворы
Асбест;
Вода дистиллированная;
Бумага фильтровальная;
Калия перманганат (KMnO4), раствор – 0,02 моль/дм3;
Квасцы железоаммонийные (FeNH4(SO4)2∙12H2O), раствор – 86 г квасцов растворяют в дистиллированной воде, добавляют 109 см3 серной кислоты (плотность 1,84 г/см3) и разбавляют в мерной колбе водой до 1 дм3;
Меди сульфат (CuSO4∙5H2O), раствор – 4% (мас.);
Натрия сульфат (Na2SO4), раствор насыщенный;
Раствор Феллинга – смесь равных объемов растворов сульфата меди и сегнетовой соли;
Свинца ацетат (PbCH3COO), насыщенный раствор;
Сегнетовая соль (C4H4O6KNa), раствор – 200 г сегнетовой соли и 150 г NaOH растворяют в дистиллированной воде и разбавляют в мерной колбе водой до 1 дм3.
5 Подготовка пробы
Анализируемый материал предварительно измельчают. Пробу массой около 75 г с точностью ±0,01 г помещают в мерную колбу.
6 Порядок проведения испытаний
К подготовленной по п. 5 пробе прибавляют ~ 80 см3 горячей воды и для более полного извлечения сахаров продолжают нагревать в течение 1 ч при 80–90°С, интенсивно перемешивая содержимое колбы. После охлаждения добавляют 5 см3 раствора ацетата свинца для осаждения белков, перемешивают, добавляют воду до метки и фильтруют в мерную колбу. Осадок промывают дистиллированной водой, промывные воды собирают в ту же колбу и разбавляют водой до метки. После перемешивания 50 см3 фильтрата (что соответствует массы взятой навески) переносят пипеткой в мерную колбу. Для удаления избытка соли свинца добавляют 5 см3 раствора сульфата натрия, разбавляют фильтрат дистиллированной водой до метки и перемешивают. После полного осаждения PbSO4 на дне колбы, жидкость фильтруют.
Для дальнейшего анализа отбирают в колбу для титрования 10,0 см3 фильтрата, что соответствует массы взятой навески, добавляют 20 см3 раствора Феллинга. Раствор нагревают до кипения и кипятят точно 3 мин, при этом выпадает красный осадок Cu2O. Осадку дают отстояться и фильтруют через асбест; колбу и фильтр несколько раз промывают горячей водой. Для окисления и растворения промытого осадка Cu2O на фильтр дважды прибавляют 5 см3 раствора железоаммоонийных квасцов, промывают фильтр горячей водой, промывные воды собирают в ту же колбу. Для уменьшения окисления Cu2O воздухом необходимо следить за тем, чтобы над осадком находился слой жидкости (промывные воды или раствор квасцов).
Полученный раствор титруют раствором KMnO4 до устойчивой розово-фиолетовой окраски. Одновременно в этих же условиях титруют контрольную пробу, содержащую 10 см3 воды, раствор квасцов и такой же объем промывных вод.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Расчет объема титранта
Объем раствора KMnO4, израсходованный на титрование контрольной пробы, вычитают из объема раствора KMnO4, пошедшего на титрование анализируемого раствора.
7.2 Расчет массы меди
Массу меди (m1, мг) рассчитывают по формуле:
,
где V – объем титранта, израсходованный на титрование и рассчитанный по п. 7.1, см3; с – концентрация титранта, моль/дм3; 158,0 – молярная масса KMnO4, г/моль; 2,01 – масса Cu2+, соответствующая 1 мг KMnO4, мг.
7.3 Определение содержания глюкозы
Содержание глюкозы (m2, мг) рассчитывают с использованием данных, приведенных в таблице 6.8. При вычислении содержания глюкозы следует учитывать, что титровалась только часть взятого количества растительного материала.
7.4 Расчет содержания редуцирующих сахаров
Массовую долю редуцирующих сахаров (X, %) в пробе растительного материала вычисляют по формуле:
,
где m2 – содержание глюкозы в анализируемой пробе (см. п. 7.3), г; 100 – коэффициент пересчета в проценты; m – масса навески пробы, г.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений (Хср), допускаемые расхождения между которыми в одной лаборатории не должны превышать по абсолютному значению 0,30+0,05·Хср.
Вычисление проводят с точностью до первого десятичного знака.
Значение предельной погрешности измерения при доверительной вероятности 95% составляет 0,44+0,08·Хср.
8 Индивидуальное задание
Определить массовую долю редуцирующих веществ в сахарной свекле различных сортов, районированных в Республике Беларусь.
6.12. Лабораторная работа № 12
Определение общей жесткости воды
Общая жесткость воды обусловлена суммарным содержанием гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов магния и кальция (ммоль/дм3). Различают временную и постоянную жесткость воды. Временная (гидрокарбонатная) жесткость обусловлена присутствием в воде легкорастворимых гидрокарбонатов магния и кальция и устраняется при кипячении:
Постоянную (некарбонатную) жесткость воды вызывают сульфаты и хлориды магния и кальция. Сумма постоянной и гидрокарбонатной жесткости составляет общую жесткость воды.
В зависимости от концентрации солей кальция и магния различают воду мягкую (общая жесткость < 2 ммоль/дм3), средней жесткости (2–10 ммоль/дм3) и жесткую (> 10 ммоль/дм3). Применение жесткой воды приводит к образованию накипи в котлах и отопительных приборах, в такой воде не развариваются овощи.
Жесткость питьевой воды не должна превышать 7,0 ммоль/дм3 [32].
1 Метод измерений
В основе определения находится реакция взаимодействия комплексона III (Трилона Б, ЭДТА) с солями магния и калия при рН 9,3–9,5 в результате которого образуются устойчивые комплексные ионы MgR2- или CaR2-. 1 см3 0,05 моль/дм3 раствора комплексона III соответствует 0,05 ммоль Mg2+ и Ca2+.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 1 дм3;
Пипетки вместимостью 5 и 50 см3;
Цилиндр мерный вместимостью 10 см3.
3 Вспомогательные устройства
Баня водяная;
Колба коническая вместимостью 250 см3:
Стакан химический вместимостью 200–250 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Аммонийный буферный раствор с рН 9,3. Смешивают равные объемы (по 100 см3) растворов хлорида аммония и аммиака с концентрацией 20% (масс.). Смесь разбавляют дистиллированной водой до метки в мерной колбе на 1 дм3;
Вода дистиллированная;
Бумага фильтровальная;
Индикаторная смесь мурексида с NaCl или KCl. 0,25 мурексида растирают в фарфоровой ступке с 1,25 г хлорида натрия (или калия) до получения однородно окрашенной смеси;
Индикаторная смесь эриохромового черного Т с NaCl (или KCl). 0,25 г индикатора растирают в фарфоровой ступке с 12,5 г хлорида натрия или калия до получения однородно окрашенной смеси;
Кальция карбонат (CaCO3), ч.д.а.;
Кальция хлорид (CaCl2), раствор – 0,05 моль/дм3. 5±0,001 г карбоната кальция помещают в химический стакан, добавляют по каплям 5–9 см3 соляной кислоты до прекращения бурного выделения CO2. В стакан помещают 100–150 см3 дистиллированной воды и нагревают до кипения на водяной бане. После охлаждения под струей водопроводной воды прозрачный раствор количественно переносят в мерную колбу, стакан ополаскивают водой, промывные воды помещают в ту же колбу, доводят объем до метки дистиллированной водой и перемешивают;
Кислота соляная (HCl), плотность 1,19 г/см3;
Комплексон III (C10H18O10N2Na2), двуводный кристаллогидрат, раствор – 0,05 моль/дм3. 18,612 г препарата (M (C10H18O10N2Na2) = 372,24 г/моль) помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм3, растворяют в дистиллированной воде, доводят водой до метки и перемешивают. Раствор хранят в полиэтиленовом или стеклянном парафинированном сосуде.
Для установления молярной концентрации раствора комплексона III к 10,0 см3 0,05 моль/дм3 раствора CaCl2 добавляют 95 см3 воды, 5 см3 раствора NaOH и титруют раствором комплексона III в присутствии 0,04 г индикатора (мурексид) до перехода розовой окраски в сиреневую.
Молярную концентрацию раствора комплексона III вычисляют по формуле:
,
где V1 – объем раствора соли кальция, см3; с – концентрация стандартного раствора соли кальция, моль/дм3; V – объем раствора комплексона III, см3.
Препараты комплексона III не гигроскопичны и характеризуются достаточно высокой чистотой, поэтому приготовление раствора по точной навеске обеспечивает получение стандартного раствора;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 2 моль/дм3.
5 Порядок проведения испытаний
К пробе воды объемом 50 см3 добавляют 2,5 см3 буферного раствора и 0,15 г индикаторной смеси (эриохром черный). Полученный раствор титруют раствором комплексона III до перехода красной окраски в синюю.
6 Обработка и вычисление результатов измерений
6.1 Расчет суммарного содержания кальция и магния
Общее содержание Mg2+ и Ca2+ в анализируемой пробе воды (N, моль/дм3) рассчитывают по формуле:
,
где V – объем раствора комплексона III, затраченный на титрование, см3; с – концентрация раствора комплексона III, моль/дм3; V – объем пробы воды, взятой для анализа, см3.
6.2 Расчет общей жесткости воды
Для расчета общей жесткости воды (Ж, ммоль/дм3) значение N (см. п. 6.1) пересчитывают на 1000 см3 воды и учитывают фактор эквивалентности Mg2+ и Ca2+ ():
.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми в одной лаборатории не должны превышать по абсолютному значению 2 отн. %.
Вычисление проводят с точностью до первого десятичного знака.
7 Индивидуальное задание
Определить общую жесткость питьевой воды, отобранной в разных районах г. Минска.
6.13. Лабораторная работа № 13
Определение кальция и магния в молоке
Кальций и магний являются биологически активными компонентами молока, содержание кальция обуславливает пригодность молока для производства сыра.
Кальций самый важный макроэлемент в молоке. Содержится он в форме, легко усваиваемой организмом (свободный и ионизированный кальций – 11%, фосфаты и цитраты кальция – 66%, кальция, связанного с казеином — около 23%) и в нужном балансе с фосфором. Содержание кальция в коровьем молоке колеблется от 100 до 140 мг%. Его количество зависит от рационов кормления, породы животного, стадии лактации и времени года. Например, летом содержание кальция ниже, чем зимой.
Количество магния в молоке незначительно и составляет 12–14 мг%. Магний является необходимым компонентом животного организма. Он необходим для роста и формирования иммунитета организма животного. Магний встречается в молоке в тех же химических соединениях, что и кальций.
1 Метод измерений
Определение основано на обратном комплексонометрическом титровании ионов Ca2+ и Mg2+ в щелочной среде в присутствии мурексида или эриохромового черного Т.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 500 см3;
Пипетка вместимостью 5 см3;
Таймер;
Цилиндры мерные вместимостью 10 и 100 см3.
3 Вспомогательные устройства
Колба коническая вместимостью 250 см3;
Стакан химический вместимость 250–300 см3;
Стеклянная палочка;
Шпатель.
4 Материалы, реактивы и растворы
Аммонийный буферный раствор. 10 г хлорида аммония и 50 см3 концентрированного раствора аммиака растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 500 см3. Раствор хранят в сосуде с пришлифованной пробкой;
Вода дистиллированная;
Индикаторная смесь мурексида с NaCl или KCl (см. лабораторную работу 12);
Индикаторная смесь эриохромового черного Т с NaCl (или KCl): (см. п. 6.12);
Кальция хлорид (СaCl2), раствор – 0,05 моль/дм3
Комплексон III (C10H18O10N2Na2), раствор – 0,05 моль/дм3;
Магния хлорид (MgCl2), стандартный раствор – 0,05 моль/ дм3;
Натрия гидроксид (NaOH), стандартный раствор – 2 моль/ дм3;
5 Порядок проведения испытаний
5.1 Определение кальция
В химический стакан помещают пипеткой 5 см3 молока, 90–95 см3 дистиллированной воды и 5 см3 раствора гидроксида натрия. Из бюретки добавляют 3,5 см3 раствора комплексона III, перемешивают стеклянной палочкой. Через 2 мин прибавляют около 0,04 г (на кончике шпателя) сухой смеси мурексида с хлоридом натрия. Раствор окрашивается в сиреневый цвет.
Содержимое стакана титруют раствором CaCl2, добавляя титрант по каплям при перемешивании до появления устойчивой розовой окраски. Затем из бюретки добавляют по каплям раствор комплексона III до появления сиреневой краски. При изменении сиреневой окраски через 1 мин прибавляют 1 каплю раствора комплексона III.
5.2 Определение магния
В химический стакан помещают пипеткой 5 см3 молока, 90–95 см3 дистиллированной воды, 5 см3 буферного раствора, ~ 0,04 г сухой смеси эриохромового черного Т с хлоридом натрия, из бюретки добавляют 5 см3 раствора комплексона III. Через 2 мин титруют раствором хлорида магния до изменения окраски, затем вновь титруют раствором комплексона III до восстановления зеленовато-синего окрашивания.
6 Обработка и вычисление результатов измерений
6.1 Определение кальция
Из общего объема раствора комплексона III, израсходованного на первое и второе титрование и пересчитанного на точно 0,05 моль/дм3 раствор, вычитают объем 0,05 моль/дм3 раствора CaCl2, пошедший на обратное титрование. В результате находят объем раствора комплексона III, затраченный на связывание кальция в анализируемом молоке.
Содержание (ω, % (масс.)) кальция рассчитывают по формуле
,
где V – объем точно 0,05 моль/дм3 раствора комплексона III, израсходованный на связывание ионов кальция, см3; 0,002 – количество ионов Ca2+, соответствующее 1 см3 0,005 моль/дм3 раствора комплексона III, г; 0,97 – коэффициент для пересчета объема молока на его массу; 100– коэффициент пересчета в проценты; Vп – объем анализируемой пробы молока, см3.
6.2 Определение магния
Содержание (ω, % (масс.)) магния вычисляют по формуле
,
где V2 – объем точно 0,05 моль/дм3 раствора комплексона III, израсходованный на связывание кальция и магния в комплекс при титровании в присутствии индикаторной смеси с эриохромовым черным т, см3; V1 – объем титранта, затраченный на титрование молока в присутствии мурексида, см3; 0,0012 – количество ионов Mg2+, соответствующее 1 см3 0,05 моль/дм3 раствора комплексона III, г; 0,97 – коэффициент для пересчета объема молока на его массу; 100– коэффициент пересчета в проценты; Vп – объем анализируемой пробы молока, см3.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений. Вычисление проводят с точностью до первого десятичного знака.
7 Индивидуальное задание
Определить содержание кальция и магния в молоке различных торговых марок.
6.14. Вопросы для самостоятельной работы
1. Дайте определение титриметрии. Назовите основные классификационные группы данного метода.
2. Дайте характеристику процесса титрования.
3. Назовите разницу между точкой эквивалентности и конечной точкой титрования.
4. Определите метод титрования, его подгруппу и тип реакции, лежащий в основе определения в конкретной лабораторной работе.
5. Какой вид титрования, по способу его выполнения, используется в данной работе.
6. Что такое стандартизация титранта? Назовите методы стандартизации для титрантов, используемых в данной работе.
7. Назовите титранты, используемые в кислотно-основном, окислительно-восстановительном и комплексонометрическом титрованияя.
8. Напишите аналитическую реакцию, лежащую в основе используемого в работе метода титрования.
9. Назовите принцип метода, используемого в работе и химический смысл определяемого показателя.
10. Дайте характеристику определяемого показателя качества.
11. Назовите технологическое значение показателя качества, определяемого в работе.
12. Назовите средства измерений, используемые в работе.
13. Назовите операции подготовки проб для анализа.
14. Назовите способы приготовления и установления титра стандартных растворов, используемых в работе.
15. Объясните причины изменения титра стандартного раствора (например, тиосульфата натрия) в процессе его хранения.
16. Назовите индикаторы, используемые в работе. Дайте их характеристику. Опишите способ приготовления.
17. Назовите особые условия для проведения процесса титрования в конкретной лабораторной работе.
18. Как устанавливают конечную точку титрования в конкретной лабораторной работе.
19. Запишите и поясните формулы для расчета результатов измерений.
20. Сравните полученный результат с нормируемым или справочным значением и сделайте вывод о качестве анализируемой пробы.