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 7. Электрохимические методы анализа
Электрохимические методы анализа основаны на использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве. Любой параметр (потенциал, сила тока, сопротивление и др.), функционально связанный с концентрацией аналита и поддающийся измерению с заданной точностью, может служить аналитическим сигналом. Для любых электрохимических измерений необходима электрохимическая цепь или электрохимическая ячейка, составной частью которой являются: индикаторный электрод, электрод сравнения и анализируемый раствор.
Различают прямые и косвенные электрохимические методы. В прямых методах используют зависимость измеряемого параметра от концентрации аналита. В косвенных методах параметр измеряют с целью нахождения КТТ в ходе титрования аналита подходящим титрантом, т.е. используют зависимость измеряемого параметра от объема титранта.
В зависимости от природы измеряемого параметра электрохимические методы классифицируются следующим образом: потенциометрия, вольтамперометрия, кулонометрия, кондуктометрия и электрогравиметрия (таблица 7.1).
Таблица 7.1
Классификация электрохимических методов
|
Измеряемый параметр |
Условия измерения |
Метод |
|
Потенциал, Е, мВ |
I = 0 |
Потенциометрия |
|
Ток, I, мкА |
I = f (Eналож) |
Вольтамперометрия |
|
Удельная электропроводность, æ, См·см-1 |
I (1000 Гц) |
Кондуктометрия |
|
Количество электричества, Q, Кл |
I = const или E = const |
Кулонометрия |
|
Масса, m, г |
I = const или E = const |
Электрогравиметрия |
Для целей химико-аналитического контроля различных видов продукции широко применяются такие электрохимические методы, как инверсионная вольтамперметрия, потенциометрия и кондуктометрия.
Инверсионная вольтамперометрия – метод вольтамперометрии, основанный на предварительном электрохимическом накоплениии при отрицательном потенциале определяемых металлов на поверхности вращающегося индикаторного электрода с последующим электрохимическим растворением их в течение короткого промежутка времени током положительной полярности (т.е. осуществляется инверсия направления процесса на электроде). В приведенных лабораторных работах электрорастворение металлов проводят в режиме линейно изменяющегося потенциала при заданной скорости развертки потенциала – метод инверсионной вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала.
На стадии электрорастворения снимают вольтамперную кривую, представляющую собой зависимость силы тока в электролитической ячейке от величины потенциала, приложенного к индикаторному электроду (например, твердому вращающемуся электроду из углеродного материала – углеситала).
Один цикл измерений в инверсионной вольтамперометрии включает четыре стадии: три предварительные (регенерация, накопление, успокоение), протекающие в потенциостатическом режиме, и четвертую – измерительную, протекающую в потенциодинамическом режиме, на которой и регистрируют вольтамперограмму. В присутствии ионов металлов на снятой вольтамперной кривой регистрируют пики, положение которых по оси потенциалов служит качественной характеристикой элементов, а высота (сила тока) – их количественной характеристикой.
Для определения концентрации аналитов используют метод добавок. Во все растворы, используемые в процессе измерений – градуировочные, анализируемый – обязательно добавляется фоновый электролит – раствор веществ, хорошо проводящих ток, но не участвующих в процессе.
Потенциометрия – метод, основанный на измерении электродного потенциала, величина которого зависит от концентрации (точнее, активности) потенциалопределяющего компонента раствора. Электродный потенциал (E, В) вычисляют по уравнению Нернста.
Потенциометрический метод подразделяется на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование. Прямая потенциометрия основана на измерении потенциала индикаторного электрода и определении концентрации определяемых ионов методом градуировочного графика (наиболее широко распространен в аналитической практике) или методом добавок. В ходе потенциометрического титрования аналита подходящим титраном устанавливают конечную точку титрования (резкое изменение потенциала индикаторного электрода). Определив объем титранта в КТТ рассчитывают концентрацию аналита по закону эквивалентов.
Как и при реализации метода инверсионной вольтамперометрии в потенциометрических измерениях все растворы (градуировочные, анализируемые) готовят с добавлением фонового электролита.
Кондуктометрия основана на измерении электрической проводимости (или сопротивления) раствора и подразделяется на прямую и косвенную (кондуктометрическое титрование).
В основе прямой кондуктометрии – установление концентрации электролита методом градуировочного графика по результатам измерения электропроводности раствора. Кондуктометрическое титрование основано на изменении электропроводности раствора в результате замены в растворе (по мере протекания реакции между аналитом и титрантом) одних ионов на другие с иной проводимостью. По изменению этого свойства раствора в зависимости от объема титранта устанавливают конечную точку титрования по резкому излому кривой в координатах: электрическая проводимость–объем титранта, а затем рассчитывают концентрацию анализируемого вещества в растворе по закону эквивалентов.
7.1 Лабораторная работа № 1
Определение свинца методом инверсионной вольтамперометрии
Свинец (Pb) – элемент IV группы периодической системы, токсичный микроэлемент. Роль свинца в жизнедеятельности организма изучена недостаточно. Основной путь поступления свинца – через желудочно-кишечный тракт.
Токсическое действие во многом обусловлено способностью образовывать связи с большим числом анионов – лигандов. В результате связывания ангидридов со свинцом угнетается синтез белков, активность ферментов. Свинец нарушает синтез гена и глобина, «вмешивается» в порфириновый обмен, индуцирует дефекты мембран эритроцитов. Токсичность свинца обусловлена его высокой биоусвояемостью, способностью накапливаться в организме и оказывать действие на многие органы и ткани. При хронической интоксикации свинцом поражаются кроветворная и иммунная система, нервная система, почки, сосуды, половая система. Отмечаются повышенная возбудимость, гиперактивность, снижение уровня интеллектуального развития у детей, периферическая нейропатия, дистрофия мышц кистей рук, потеря или снижение аппетита, «свинцовая кайма» на деснах, боли в желудке, спастический запор, нефропатия.
Для большинства регионов свинец – основной антропогенный токсичный элемент. Это связано, прежде всего, с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта, работающего на этилированном бензине.
В зависимости от вида или группы продукции различаются ПДК свинца, которые установлены в соответствующих законодательных или технических нормативных правовых актах [33].
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации и анализе вольтамперограммы после накопления свинца на поверхности электрода из стеклоуглерода.
2 Средства измерений
Анализатор вольтамперометрический АВА-1, сопряженный с компьютером;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Дозаторы пипеточные с переменным объемом – 0,01–1,0 см3;
Колбы мерные вместимостью 25, 100, 500, 1000 см3;
Пипетки вместимостью 1, 5 и 10 см3;
Цилиндр мерный вместимостью 25 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный электрод (стеклоуглеродный), электрод сравнения (хлоридсеребряный) и вспомогательный электрод (платиновый).
3 Вспомогательные материалы
Стакан химический вместимостью 50 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода бидистиллированная;
Калия нитрат (KNO3), ч.д.а.
Кислота азотная (HNO3), раствор – 2:3.
Кислота азотная (HNO3), раствор – 0,1 моль/дм3; Готовят из фиксанала в мерной колбе объемом 1000 дм3.
Ртути нитрат (Hg(NO3)2), раствор – 10 г/дм3. В мерную колбу (500 см3) вносят 10 см3 раствора азотной кислоты (2:3) и 8,35 г нитрата ртути (II). После растворения соли раствор разбавляют бидистиллированной водой до метки.
Ртути нитрат (Hg(NO3)2), раствор – 1 г/дм3. Готовят разбавлением раствора Hg(NO3)2 10 г/дм3 бидистиллированной водой в 10 раз.
Раствор вводят в анализируемый раствор непосредственно перед проведением измерений: по 2 капли на 20 см3 анализируемого раствора.
Свинца (Pb2+) раствор – 2 мг/дм3 (стандартный раствор). 3,198 г Pb(NO3)2 растворяют в небольшом количестве разбавленной азотной кислоты (1:100), количественно переносят в колбу (1000 см3) и доводят до метки разбавленной азотной кислотой.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Анализатор АВА-1 готовят к измерениям согласно инструкции по эксплуатации (Приложение Д).
5.2 Приготовление фонового электролита
В мерной колбе вместимостью 1 дм3 растворяют 10,11 г нитрата калия, пипеткой вносят 10 см3 0,1 моль/дм3 азотной кислоты. Раствор разбавить бидистиллированной водой до метки. Полученный фоновый раствор имеет состав 0,1 моль/дм3 KNO3, 0,001 моль/дм3 HNO3.
5.3 Подготовка проб
Взвешивают 50 г пробы с точностью до 0,01 г.
Подготовка пробы осуществляется методами сухого или мокрого разложения как указано в лабораторных работах №№ 1 и 2 соответственно.
Золу, полученную после минерализации, растворяют в растворе азотной кислоты (2:3) на водяной бане. Выпаривают раствор до влажных солей. Для удаления паров кислоты добавляют к остатку 10 см3 бидистиллированной воды и упаривают до влажных солей (повторяют дважды), охлаждают до комнатной температуры. К полученному остатку добавляют 10 см3 фонового электролита, растворяют пробу и количественно переносят в мерную колбу объемом 25 см3. Раствор доводят до метки фоновым электролитом.
Параллельно готовят контрольную пробу на бидистиллированной воде.
6 Порядок выполнения измерений
Процедура измерений включает следующие этапы:
– установка условий измерений;
– установлений характеристик аналита;
– регистрация вольтамперных кривых: фона, пробы, пробы с добавкой;
– анализ контрольной пробы.
6.1 Условия измерений для определения свинца
1 стадия – регенерация индикаторного электрода: E = + 500 мВ, τ = 30 сек (для стеклоуглеродного электрода);
2 стадия – накопление определяемого металла. E = – 1100 мВ, τ = 80 сек;
3 стадия – успокоение раствора. E = – 1100 мВ, τ = 20 сек;
4 стадия – измерительная. Скорость развертки потенциала – 200 мВ/сек.
6.2 Характеристики аналита
Интервал пика для свинца – от минус 620 до минус 450 мВ, амплитуда – 1, чувствительность – 10. Коэффициент усреднения – 2, т.е. вольтамперная кривая снимается 3 раза и усредняется.
6.3 Регистрация вольтамперной кривой фона
Выполняют операции по пп. 8–13 в соответствии с Приложением Е.
6.4 Регистрация вольтамперной кривой пробы
Выполняют операции по пп. 14–20 в соответствии с Приложением Е.
6.5 Регистрация вольтамперной кривой пробы с добавкой
Выполняют операции по пп. 21–26 в соответствии с Приложением Е.
В качестве добавки вносят 0,2 см3 стандартного раствора свинца.
6.6 Анализ контрольной пробы
Выполняют операции по пп. 21–26 в соответствии с Приложением Е.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
Обработку результатов измерений каждой параллельной пробы анализируемой и контрольной проб, а также расчет концентрации аналита в пробе выполняет система сбора и обработки данных анализатора.
Выполняют операции по пп. 32–33 в соответствии с Приложением Е.
По запросу программы вводят следующие данные:
– объем ячейки – 20 см3;
– объем добавки – 0,2 см3;
– концентрация Pb2+ в добавке – 2000 мкг/дм3;
– масса навески – 50±0,05 г;
– объем пробы – 25 см3.
Абсолютная погрешность измерения при вероятности P = 0,95 не превышает 40%.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание свинца в:
1) воде питьевой;
2) соке из фруктов;
3) соке из овощей;
4) молоке;
5) зубной пасте;
6) бумаге;
7) пергаменте;
8) игрушках для детей
и сравнить полученное значение с установленными нормативами [33].
7.2 Лабораторная работа № 2
Определение цинка, кадмия, свинца и меди при их совместном
присутствии методом инверсионной вольтамперометрии
В различных видах пищевой продукции или продукции промышленного назначения могут присутствовать ксенобиотики, поступающее в нее в результате миграции из загрязненного сырья, а также при нарушении технологической обработки или условий хранения готовой продукции.
Загрязнителями токсического действия являются: токсичные элементы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, цинк, медь, олово, железо), микотоксины, пестициды, нитраты, нитриты. Из токсичных элементов значительную опасность представляют собой свинец и кадмий.
Характеристика свинца как токсичного элемента приведена в п. 7.1.
Кадмий – токсичный элемент, содержание которого в различных группах продукции нормируется в [33]. Естественный уровень кадмия в пищевых продуктах примерно в 5–10 раз ниже, чем свинца. Повышенные его концентрации наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг). Содержание кадмия увеличивается в консервах из сборной жестяной тары, поскольку он, как и свинец, содержится в припое.
В промышленной продукции кадмий, как и свинец, может содержаться в высоких дозах ввиду их миграции из сырья, при использовании различных красителей, в состав которых входят данные токсичные элементы, а также при нарушении технологических режимов производства.
Медь и цинк с одной стороны относятся к необходимым для организма человека микроэлементам, а с другой, при их избыточной миграции из технологического оборудования или используемых полуфабрикатов, могут повлиять на безопасность продукта.
Например, причинами избыточного содержания меди в организме может быть ее избыточное поступление (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды), а также нарушения регуляции обмена. Избыток меди в организме может сопровождаться ухудшением памяти, депрессией, бессонницей.
Содержание всех указанных токсичных элементов нормируется в [33] в зависимости от вида и/или группы продукции, а также степени ее опасности.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации и анализе вольтамперограммы после накопления цинка, кадмия, свинца и меди на поверхности электрода из стеклоуглерода.
2 Средства измерений
Анализатор вольтамперометрический АВА-1, сопряженный с компьютером;
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Дозаторы пипеточные с переменным объемом – 0,01–1,0 см3;
Колбы мерные вместимостью 100, 500 и 1000 см3;
Пипетки вместимостью 0,1, 1,0, 2,0, 5,0 и 10,0 см3;
Цилиндр мерный вместимостью 25 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный электрод (стеклоуглеродный), электрод сравнения (хлоридсеребряный) и вспомогательный электрод (платиновый).
3 Вспомогательные материалы
Стакан химический вместимостью 50 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия нитрат (KNO3), раствор – 0,1 моль/дм3;
Кадмия (Cd2+) раствор – 1 г/дм3 (стандартный раствор). 0,2281г CdSO4×H2O, количественно переносят в мерную колбу (100 см3) добавляют 0,5 см3 концентрированной серной кислоты и приблизительно 30 см3 биддистиллированной воды, растворяют и доводят до метки водой;
Кислота азотная (HNО3), концентрированная;
Кислота серная (H2SО4), концентрированная;
Кислота фосфорная (H3РО4), раствор – 0,1 моль/дм3;
Меди (Cu2+) раствор – 1 г/дм3 (стандартный раствор). 0,3929 г CuSO4×H2O количественно переносят в мерную колбу (100 см3) добавляют 1 см3 серной кислоты и приблизительно 30 см3 бидистиллированной воды, растворяют и доводят до метки водой;
Ртути нитрат (Hg(NO3)2), раствор – 10 г/дм3. В мерную колбу (500 см3) вносят 10 см3 раствора азотной кислоты (2:3) и 8,35 г нитрата ртути (II). После растворения соли раствор разбавляют бидистиллированной водой до метки.
Ртути нитрат (Hg(NO3)2), раствор – 1 г/дм3. Готовят разбавлением раствора 10 г/дм3 бидистиллированной водой в 10 раз.
Раствор вводят в анализируемый раствор непосредственно перед проведением измерений: по 2 капли на 20 см3 анализируемого раствора.
Свинца (Pb2+) раствор – 1 г/дм3 (стандартный раствор). 0,1600 г Pb(NO3)2 количественно переносят в мерную колбу (100 см3) добавляют 1 см3 азотной кислоты и приблизительно 30 см3 биддистиллированной воды, растворяют и доводят до метки водой;
Цинка (Zn2+) раствор – 1 г/дм3 (стандартный раствор). ?????. г Zn(NO3)2×7Н2О количественно переносят в мерную колбу (100 см3) добавляют 0,5 см3 азотной кислоты и приблизительно 30 см3 бидистиллированной воды, растворяют и доводят до метки водой;
Кадмия (Cd2+), меди (Cu2+), свинца (Pb2+) и цинка (Zn2+) растворы – 0,1 г/дм3 (рабочие растворы). Готовят путем десятикратного разведения исходного раствора (1 г/дм3): в мерную колбу вместимостью 50 см3 вносят пипеткой 5 см3 стандартного раствора и доводят до метки бидистиллированной водой.
ионов кадмия (Cd2+), меди (Cu2+), свинца (Pb2+) и цинка (Zn2+) растворы – 2 мг/дм3 (контрольные растворы). Готовят разбавлением рабочих растворов (0,1 г/дм3) бидистиллированной водой: в мерную колбу вместимостью 100 см3 вносят пипеткой 2 см3 рабочего раствора и доводят до метки бидистиллированной водой.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Анализатор АВА-1 готовят к измерениям согласно инструкции по эксплуатации (Приложение Д).
5.2 Приготовление фонового электролита
В мерной колбе вместимостью 1 дм3 растворяют 10,11 г нитрата калия, пипеткой вносят 10 см3 0,1 моль/дм3 фосфорной кислоты. Раствор разбавить бидистиллированной водой до метки Полученный фоновый раствор имеет состав 0,1 моль/дм3 KNO3, 0,001 моль/дм3 H3РО4.
5.3 Приготовление стандартного раствора смеси металлов
В мерной колбе объемом 100 см3 готовят раствор, содержащий по 2 мг/дм3 ионов Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+. Для этого в мерную колбу с помощью пипет-дозатора вводят по 0,2 см3 соответствующих стандартных растворов (1 г/дм3). Разбавление до метки проводят фоновым электролитом и перемешивают.
5.4 Подготовка проб
Взвешивают 50 г пробы с точностью до 0,01 г.
Подготовка пробы осуществляется методами сухого или мокрого разложения как указано в лабораторных работах №№ 1 и 2 соответственно.
Золу, полученную после минерализации, растворяют в растворе азотной кислоты (2:3) на водяной бане. Выпаривают раствор до влажных солей. Для удаления паров кислоты добавляют к остатку 10 см3 бидистиллированной воды и упаривают до влажных солей (повторяют дважды), охлаждают до комнатной температуры. К полученному остатку добавляют 10 см3 фонового электролита, растворяют пробу и количественно переносят в мерную колбу объемом 25 см3. Раствор доводят до метки фоновым электролитом.
Параллельно готовят контрольную пробу на бидистиллированной воде.
6 Порядок выполнения измерений
Процедура измерений включает следующие этапы:
– установка условий измерений;
– регистрация вольтамперных кривых: фона, пробы, пробы с добавкой;
– анализ контрольной пробы.
6.1 Условия измерений для определения свинца
1 стадия – регенерация индикаторного электрода: E = + 350 мВ, τ = 20 сек (для стеклоуглеродного электрода);
2 стадия – накопление определяемого металла. E = (– 1200)– (–1300) мВ, τ = 60–80 сек;
3 стадия – успокоение раствора. E = (– 1200)– (–1300) мВ, τ = 20 сек;
4 стадия – измерительная. Скорость развертки потенциала – 200 мВ/сек.
6.3 Регистрация вольтамперной кривой фона
Выполняют операции по пп. 8–13 в соответствии с Приложением Е.
6.4 Регистрация вольтамперной кривой пробы
Выполняют операции по пп. 14–20 в соответствии с Приложением Е.
6.5 Регистрация вольтамперной кривой пробы с добавкой
Выполняют операции по пп. 21–26 в соответствии с Приложением Е.
В качестве добавки вносят 0,2 см3 стандартного раствора смеси ионов металлов.
6.6 Анализ контрольной пробы
Выполняют операции по пп. 21–26 в соответствии с Приложением Е.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
Обработку результатов измерений каждой параллельной пробы анализируемой и контрольной проб, а также расчет концентрации аналитов в пробе выполняет система сбора и обработки данных анализатора.
Выполняют операции по пп. 32–33 в соответствии с Приложением Е.
По запросу программы вводят следующие данные:
– объем ячейки – 20 см3;
– объем добавки – 0,2 см3;
– концентрация Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ в добавке – 2000 мкг/дм3;
– масса навески – 50±0,05 г;
– объем пробы – 25 см3.
Абсолютная погрешность измерения при вероятности P = 0,95 не превышает для Cd – 47, Cu – 39, Pb – 49 и Zn – 42%.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание цинка, кадмия, свинца и меди при их совместном присутствии в:
1) заданном растворе;
2) муке;
3) яблоках;
4) йогурте;
5) зубном порошке;
6) бумаге;
7) фольге;
8) игрушках для детей
и сравнить полученное значение с установленным нормативом [33].
7.3 Лабораторная работа № 3
Определение меди методом потенциометрии
Медь является одним из металлов, известных с древнейших времен, и в настоящее время занимает второе место (после алюминия) по объему промышленного производства. Медь применяется для изготовления кабелей, токопроводящих частей электрических установок, теплообменников. Она является основным компонентом латуней, бронз, медно-никелевых и других сплавов, обладающих высокими антифрикционными свойствами, сочетающимися с хорошей коррозионной стойкостью на воздухе. Эти сплавы характеризуются, кроме того, хорошей электрической проводимостью, пластичностью и достаточно высокой прочностью. Медные катализаторы применяются в некоторых органических синтезах (гидрирование жирных кислот, окисление пропилена в акролеин и т.д.). Физические и химические свойства меди зависят от степени ее чистоты. Примеси меди в продуктах различных производств также влияют на свойства этих материалов.
Для организма человека медь является жизненно важным микроэлементом, играющим значительную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов и кроветворения, формировании соединительной ткани. Участвует в синтезе гемоглобина и производстве эритроцитов, жизненно необходима для нормального развития костей, соединительных тканей, целостности сердечно-сосудистой системы, формирует эластин, необходима для иммунной системы и центральной нервной системы, играет важную роль в выработке миелина. К симптомам недостаточности меди относят: анемии, снижение иммунитета, низкое содержание лейкоцитов, нарушение формирования коллагена, деминарилизация костей, выпадение волос, пигментация кожи.
К природным источникам меди относятся шоколад, печенка, орехи, грибы, моллюски, лосось, шпинат. Суточная потребность в меди – 1,5–2 мг. При злоупотреблении алкоголем, хронических заболеваниях, анемии, воспалении, снижении иммунитета потребность в меди возрастает.
Хотя медь и не является токсичным элементом, присутствие ее в природных, сточных, водопроводных и котловых водах, а также в некоторых промышленных и пищевых продуктах регламентируется гигиеническими требованиями [33].
1 Метод измерений
Сущность метода заключается в измерении потенциала медьселективного электрода, погруженного в анализируемый раствор (раствор пробы или ее золы в фоновом электролите) и определении концентрации меди по градуировочному графику.
2 Средства измерений
Иономер И–130 М;
Колбы мерные вместимостью 50, 250 и 500 см3;
Пипетки вместимостью 5,0 см3;
Стаканчик для взвешивания вместимостью 50,0 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (медьселективный) электрод, хлоридсеребряный электрод сравнения.
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Мешалка магнитная;
Стакан химический вместимостью 100 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия нитрат (KNO3), раствор – 0,1 моль/дм3 (фоновый электролит);
Кислота азотная (KNO3), концентрированная;
Меди сульфат (CuSO4), раствор – 0,1 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к измерениям согласно инструкциям по эксплуатации (Приложение Е).
5.2 Приготовление градуировочных растворов
Стандартные раствора с концентрацией ионов меди – 1∙10-2, 5∙10-3, 1∙10-3, 5∙10-4, 1∙10-4 моль/дм3– готовят в мерных колбах вместимостью 50 см3 из основного раствора сульфата меди (0,1 моль/дм3) путем последовательного разбавления фоновым электролитом (0,1 моль/дм3 раствор нитрата калия).
5.3 Подготовка проб
Взвешивают 50 г пробы с точностью до 0,01 г.
Подготовка пробы осуществляется методами сухого или мокрого разложения как указано в лабораторных работах №№ 1 и 2 соответственно.
Золу, полученную после минерализации, растворяют в растворе азотной кислоты (2:3) на водяной бане. Выпаривают раствор до влажных солей. Для удаления паров кислоты добавляют к остатку 10 см3 дистиллированной воды и упаривают до влажных солей (повторяют дважды), охлаждают до комнатной температуры. К полученному остатку добавляют 10 см3 фонового электролита, растворяют пробу и количественно переносят в мерную колбу объемом 50 см3. Раствор доводят до метки фоновым электролитом.
6 Порядок выполнения измерений
6.1 Постороение градуировочного графика
Приготовленные по п. 5.2 градуировочные растворы переносят в стакан, куда опускают якорь магнитной мешалки, электродную пару (электрод ионоселективный и электрод сравнения) и после установления постоянного значения измеряют величину потенциала.
Измерения начинают с раствора с наименьшей концентрацией и последовательно переходят к более концентрированным растворам.
Измерение потенциалов в каждом растворе проводят дважды и находят среднее значение
Полученные данные используют для построения градуировочногографика в координатах Е = f (pС), где Е – измеренное значение потенциала в градуировочном растворе и рС = - lg C (С – концентрация меди в градуировочном растворе, моль/дм3).
График строят на бумаге масштабной координатной или с использованием персонального компьютера.
6.2 Измерение потенциала в анализируемом растворе
Полученный по п. 5.3 анализируемый раствор переносят в стакан, куда опускают якорь магнитной мешалки, электродную пару и измеряют величину потенциала.
Проводят анализ двух параллельных проб.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Расчет концентрации меди в анализируемом растворе
Концентрацию меди в анализируемом растворе (С, моль/дм3) определяют по формуле:
,
где рС = – lg C и определяют по градуировочному графику (п. 6.1).
7.2 Расчет концентрации меди в анализируемой пробе
Содержание меди в исследуемом образце (x, мг/кг) рассчитывают по формуле:
,
где С – концентрация меди в анализируемом растворе, моль/дм3 (п. 7.1); 64 – молярная масса меди, г/моль; V – общий объем раствора, полученного после подготовки пробы, см3; 1000 – коэффициент пересчета с массы пробы на 1000 г продукта; m – масса пробы, г; V1 – объем раствора, взятый для анализа, см3.
Результаты вычислений округляют до трех значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до второго знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание меди в:
1) воде питьевой;
2) шоколаде;
3) моркови;
4) сыре;
5) зубном порошке;
6) бумаге;
7) фольге;
8) игрушках для детей
и сравнить полученное значение с установленным нормативом [33].
7.4 Лабораторная работа № 4
Определение нитратов в растительном сырье и продуктах
его переработки методом потенциометрии
Нитраты – соли азотной кислоты, в частности, нитраты натрия, калия, аммония и кальция, широко применяющиеся в сельском хозяйстве в качестве высокоэффективных минеральных удобрений. Основным источником поступления нитратов в растительное сырье является интенсификация процесса нитрификации или неконтролируемое использование азотных удобрений.
Концентрация нитратов в растениях колеблется от нескольких миллиграмм до тысяч миллиграмм в одном килограмме продукта. На содержание нитратов в овощах влияет физиологическая спелость растений и морфологические особенности того или иного сорта. Также содержание нитратов изменяется в процессе хранения (особенно при нарушении рекомендуемых режимов) и технологической переработки (паровой очистки, мойки, бланшировании) растительного сырья.
По данным ВОЗ допустимая ежедневная норма нитратов для человека составляет 5 мг на один килограмм веса. При среднем весе 70 кг она составляет 350 мг. Учитывая вышесказанное для растительного сырья и продуктов его переработки установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в большинстве стран мира, в том числе и в Республике Беларусь [33].
1 Метод измерений
Сущность метода заключается в измерении потенциала нитрат-селективного электрода, погруженного в анализируемый раствор (вытяжка нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых квасцов) и определении концентрации нитрат-ионов по градуировочному графику.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Иономер И–130 М;
Колбы мерные вместимостью 50 и 1000 см3;
Пипетки вместимостью 5,0 см3;
Стаканчик для взвешивания вместимостью 50,0 см3;
Цилиндр мерный вместимостью 50 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (нитратселективный электрод типа ЭМП–NO3––01) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Мешалка магнитная;
Стакан химический вместимостью 100 см3;
Устройства для очистки и измельчения овощей (нож, терка и т.д.).
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия нитрат (KNO3), раствор – 0,1 моль/дм3 (основной раствор). 10,11 г азотнокислого калия взвешивают с точностью до третьего десятичного знака, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в экстрагирующем растворе и доводят объем до метки тем же раствором. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года;
Квасцы алюмокалиевые (KAl(SO4)2·12H2O), раствор – 1 % (экстрагирующий раствор). 10,0 г алюмокалиевых квасцов взвешивают с точностью до первого десятичного знака, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до метки. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 1 года.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е).
5.2 Приготовление градуировочных растворов
Стандартные растворы с концентрацией нитрат-ионов – 1∙10-2, 1∙10-3 и 1∙10-4 моль/дм3 – готовят в мерных колбах на 50 см3 из основного раствора нитрата калия (0,1 моль/дм3) путем последовательного разбавления экстрагирующим раствором.
5.3 Подготовка проб
Пробу измельченного и перемешанного продукта массой 10 г, взвешенного с точностью до второго десятичного знака, помещают в стакан и добавляют 50 см3 экстрагирующего раствора.
6 Порядок выполнения измерений
6.1 Построение градуировочного графика
Приготовленные по п. 5.2 градуировочные растворы переносят в стакан, куда опускают якорь магнитной мешалки, электродную пару (электрод ионоселективный и электрод сравнения хлоридсеребряный) и после установления постоянного значения измеряют величину потенцила. Измерения начинают с раствора с наименьшей концентрацией последовательно переходят к более концентрированным растворам.
Измерение потенциалов в каждом растворе проводят дважды и находят среднее значение
Полученные данные используют для построения градуировочногографика в координатах Е = f (pС), где Е – измеренное значение потенциала в градуировочном растворе и рС = - lg C (С – концентрация нитрат-ионов в градуировочном растворе, моль/дм3).
График строят на бумаге масштабной координатной или с использованием персонального компьютера.
Разница величин потенциалов, измеренных в градуировочных растворах нитрат-ионов, различающихся по концентрации в 10 раз, должна составлять 56±6 мВ. Если такая закономерность не наблюдается, необходимо повторить измерения или сменить нитрат-селективный электрод на другой, отвечающий вышеприведенным требованиям.
6.2 Измерение потенциала в анализируемом растворе
Полученный по п. 5.3 анализируемый раствор переносят в стакан, куда опускают якорь магнитной мешалки, электродную пару и измеряют величину потенциала.
Проводят анализ двух параллельных проб.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Расчет концентрации нитрат-ионов в овощном сырье
Содержание нитрат-ионов в исследуемом образце (x, мг/кг) рассчитывают по формуле:
,
где V – объем экстрагирующего раствора, см3; W – массовая доля воды в пробе, %; H – масса пробы, взятой для анализа, г; 100 – коэффициент перевода % в доли единиц; – концентрация нитрат-ионов в анализируемом растворе, моль/дм3. рС определяют по градуировочному графику (п. 6.1); 62 – молекулярная масса иона нитрата, г; 106 – коэффициент перевода долей единицы в миллионные доли (млн–1, мг/кг); 1000 – коэффициент перевода дм3 в см3.
7.2 Расчет концентрации нитрат-ионов в соках из овощного сырья, полученных прямым отжимом
Содержание нитрат-ионов в исследуемом образце (x, мг/кг) определяют исходя из данных, приведенных в Приложении М.
Результаты вычислений округляют до одного десятичного знака.
За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, допустимое расхождение между которыми по отношению к среднему арифметическому при Р = 0,95 не должно превышать, %:
30 – при содержании нитратов до 200 мг/кг;
25 – при содержании нитратов от 200 мг/кг и выше.
8 Индивидуальное задание
Определить содержание нитрат-ионов в:
1) свекле;
2) моркови;
3) картофеле;
4) тыкве;
5) соке из овощей;
6) соке из овощей и фруктов;
и сравнить полученное значение с установленным нормативом [33].
7.5 Лабораторная работа № 5
Определение гидроксида натрия в растворе
каустической соды методом потенциометрии
Каустическая сода (NaOH) – бесцветное кристаллическое вещество, легко растворимое в воде. На воздухе быстро поглощает СО2 и воду, переходя при этом в Na2CO3.
Горячие 2–3 %-ные растворы каустической соды омыляют жиры, гидролизуют белок, расщепляют углеводы. Такие растворы каустической соды при 60–70 °С обладают дезинфицирующим действием. Однако каустическая сода плохо смывается с поверхности после мойки, поэтому необходимо применять моющие растворы с определенным содержанием каустической соды. При автоматизированной мойке оборудования в пищевой промышленности можно использовать 1–2 %-ные растворы каустической соды.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации показателя рН в процессе титрования гидроксида натрия соляной кислотой с последующим определением объема последней в конечной точке титрования и расчете концентрации гидроксида натрия по закону эквивалентов.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Колба мерная вместимостью 100 см3;
Пипетка градуированная вместимостью 1 см3;
Пипетка Мора вместимостью 10 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (рН-селективный электрод) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Мешалка магнитная;
Стакан вместимостью 100 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Кислота соляная (HCl), раствор – 5∙10-3 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
6 Порядок выполнения измерений
В стакан пипеткой помещают 10 см3 анализируемого раствора каустической соды. Погружают в раствор электроды, якорь магнитной мешалки и титруют раствором соляной кислоты при постоянном перемешивании.
После каждой порции титранта регистрируют значение рН. Титрование заканчивают зарегистрировав значение рН в трех точках после его резкого изменения.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят графики в координатах и . По графикам находят конечную точку титрования и объем раствора HCl, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет массы гидроксида натрия в растворе
Массу NaOH в растворе (m, г) вычисляют по формуле:
,
где M – молярная масса гидроксида натрия, г/моль; c – концентрация соляной кислоты, моль/дм3; V – объем раствора HCl, израсходованный на титрование, см3; 10 – объем анализируемого раствора, см3; 1000 – коэффициент, учитывающий пересчет объема раствора из дм3 в см3.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одного знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить концентрацию гидроксида натрия (%) в приготовленных растворах каустической соды и сравнить полученные значения с заданными.
7.6 Лабораторная работа № 6
Определение сложных эфиров в этаноле методом потенциометрии
Спирт этиловый (СН3СН2ОН) – легковоспламеняющаяся, прозрачная, бесцветная жидкость, хорошо смешивающаяся с водой, имеющая характерные запах и жгучий вкус. Температура кипения спирта 78,37 °С, температура замерзания – минус 114,6 °С. По технологии получения различают этиловый спирт пищевой и технический.
Пищевой этиловый спирт вырабатывают из различных видов зерна, картофеля, сахарной свеклы, сахара-сырца, мелассы и другого сахаро- и крахмалосодержащего пищевого сырья (за исключением плодово-ягодного). При использовании крахмалосодержащего сырья проводят ферментативный гидролиз крахмала до сбраживаемых простых сахаров (осахаривание крахмала). Полученную бражку крепостью 8–8,5 % об. перегоняют, получают спирт-сырец и очищают его от примесей. В процессе спиртового брожения в спирте-сырце накапливаются примеси – высшие спирты (изоамиловый, изобутиловый, изопропиловый, амиловый и др.), называемые сивушными маслами, альдегиды (уксусный, пропионовый, формальдегид и др.), кетоны, сложные эфиры, метиловый спирт, придающие ему неприятные, резкие вкус и запах и токсичные для человека. Для удаления этих примесей проводят ректификацию спирта-сырца – разделение компонентов, основанное на разности их температур кипения.
В зависимости от состава сырья и степени очистки спирт этиловый ректификованный подразделяют на сорта: Альфа, Люкс, Экстра, Базис, высшей очистки и 1-й сорт. Этиловый ректификованный спирт из пищевого сырья применяют для изготовления водок, ликероводочных изделий, специальных вин и других алкогольных напитков, а также в качестве консерванта.
Более дешевым по себестоимости используемого сырья и технологии получения является технический спирт. Его запрещено использовать для пищевых целей, но несмотря на существующий запрет, часто применяют для ассортиментной фальсификации. Технический этиловый спирт (непищевой) по технологии производства подразделяют на гидролизный и синтетический.
Гидролизный спирт изготавливают из отходов деревообрабатывающего производства (древесных стружек, опилок, хвои и т. д.) путем химического гидролиза целлюлозы до сбраживаемых сахаров. Смолистые вещества древесины в процессе гидролиза образуют ядовитые примеси с высокой степенью токсичности.
Синтетический спирт получают на химических заводах смешиванием газа этана и воды при высоком давлении. Ни этан, ни вода не проходят при этом очистки, необходимой для пищевых целей, а в ходе химической реакции накапливаются побочные продукты синтеза, токсичные для человека.
К одному из признаков, используемых при проведении ассортиментной идентификации этилового ректификованного спирта из пищевого сырья, относят массовую концентрацию сложных эфиров. Согласно требованиям СТБ 1334 [34] массовая концентрация сложных эфиров в пересчете на безводный спирт, мг/дм3, должна быть не более: 30 – для спирта 1-го сорта, 10 – высшей очистки, 13 – базис, 10 – экстра, 10 – люкс, 10 – альфа.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации показателя рН в процессе титрования избытка серной кислоты после ее взаимодействия с остатком гидроксида натрия после омыления им сложных эфиров, определении объема кислоты в конечной точке титрования и расчете по закону эквивалентов объема раствора гидроксида натрия, израсходованного на омыление и эквивалентный массе омыленных эфиров.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 5 см3;
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Колба мерная вместимостью 100 см3;
Пипетка Мора вместимостью 10 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (рН-селективный электрод) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Колбы конические вместимостью 500 см3;
Мешалка магнитная;
Стаканы вместимостью 100 см3;
Холодильник обратный;
Холодильник шариковый.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Кислота серная (H2SO4), раствор – 0,1 моль/дм3;
Натрия гидроксид (NaOH), растворы – 0,05 и 0,1 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
5.2 Подготовка пробы
В коническую колбу с пришлифованным шариковым холодильником помещают 100 см3 этанола, 100 см3 дистиллированной воды и кипятят в течение 15 мин. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры, колбу отсоединяют от холодильника.
6 Порядок выполнения измерений
50 см3 раствора, полученного по п. 6, переносят в стакан, погружают в него электроды и якорь магнитной мешалки. Титруют раствором NaOH (0,1 моль/дм3) до получения скачка и последующего незначительного изменения рН.
К нейтрализованному спирту прибавляют 10 см3 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия. Смесь кипятят в конической колбе с обратным холодильником в течение 1 ч, охлаждают до комнатной температуры, закрывая часть холодильника трубкой с натронной известью, затем колбу отсоединяют от холодильника. Содержимое колбы переносят в стакан, добавляют 10 см3 раствора серной кислоты, погружают электроды и якорь магнитной мешалки.
Избыток кислоты оттитровывают 0,05 моль/дм3 раствором NaOH при постоянном перемешивании. Титрант добавляют порциями объемом 0,1 см3 каждая. После каждой порции титранта регистрируют значение рН. Титрование заканчивают зарегистрировав значение рН в трех точках после его резкого изменения.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По данным титрования (п. 6) строят графики в координатах и . По графикам находят КТТ и объем раствора NaOH, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет массовой концентрации сложных эфиров
Содержание эфиров (q, мг/дм3) в пересчете на уксусноэтиловый эфир в безводном этаноле вычисляют по формуле:
,
где 10 – коэффициент, учитывающий пересчет на 1 дм3 спирта; V – объем 0,05 моль/дм3 раствора NaOH, израсходованный на титрование, см3; 2 – …………..; 10 – ………………;8,8 – масса уксусноэтилового эфира, соответствующая 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора гидроксида натрия, мг; 100 – коэффициент, учитывающий пересчет на безводный спирт; c – концентрация этанола, % (об.);
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одного знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить массовую концентрацию сложных эфиров в пробах спирта и определить его сорт с учетом требований СТБ 1334 [34].
7.7 Лабораторная работа № 7
Определение щелочности мучных кондитерских изделий методом потенциометрии
К основным видам сырья в производстве мучных кондитерских изделий наряду с мукой относятся сахар, жиры, яичные и молочные продукты, различные ароматические, красящие вещества и химические разрыхлители.
Химические разрыхлители представляют собой химические соединения; разлагаясь в процессе выпечки, они выделяют газообразные вещества, которые разрыхляют тесто и придают изделиям пористость и увеличивают их объем. Большинство мучных кондитерских изделий содержат значительное количество сахара и жира, которые задерживают развитие дрожжей. Тесто для них разрыхляют вместо дрожжей химическими разрыхлителями. Кроме того, применение дрожжей удлиняет процесс производства.
В кондитерской промышленности в основном применяют щелочные химические разрыхлители: двууглекислый натрий и углекислый аммоний.
Двууглекислый натрий (двууглекислая сода, бикарбонат натрия) при нагревании до 80–90 °С разлагается с выделением 50 % углекислоты, участвующей в разрыхлении теста, и воды в виде пара. Образующийся углекислый натрий обеспечивает щелочную среду изделиям. Он окрашивает поверхность изделий в красивый желтоватый цвет и придает им специфический «содовый» привкус.
Углекислый аммоний разлагается в тесте при температуре 60 °С до углекислого газа и воды. Около 80 % газообразных веществ участвуют в разрыхлении теста: удаляясь из него при выпечке, они не оказывают влияния на цвет и щелочность изделий; при избытке данного разрыхлителя длительное время ощущается запах аммиака. Для получения изделий с хорошей пористостью, без постороннего запаха со щелочностью в пределах норм обычно применяют двууглекислый натрий в сочетании с углекислым аммонием.
Дозировка химических разрыхлителей зависит от свойств получаемого теста и составляет (в % ): в сахарном тесте двууглексилого натрия – около 0,4, углекислого аммония – 0,05, в затяжном тесте – соответственно 0,6 и 0,06, в пряниках – 0,15 и 0,4 к массе муки.
Норматив щелочности для различных видов кондитерских изделий устанавливается в соответствующих технических нормативных правовых актах и составляет, например, для печенья и крекеров – не более 2, галет – 1,5, а вафельных листов – не более 1 °H.
Градус щелочности (°H) – объем раствора кислоты (HCl, H2SO4) с молярной концентрацией эквивалента 1,0000 моль/дм3, израсходованный на титрование 100 г исследуемого образца.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации показателя рН в процессе титрования щелочей, содержащихся в полученном из мучных кондитерских изделий водном экстракте, соляной кислотой, определении объема последней в конечной точке титрования и расчете по закону эквивалентов концентрации гидроксида натрия.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Пипетка Мора вместимостью 50 см3;
Таймер;
Цилиндр мерный вместимостью 250 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (рН-селективный электрод) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Воронка диаметром 5–8 см;
Колбы конические вместимостью 250 и 500 см3;
Мешалка магнитная;
Стакан вместимостью 100 см3;
Фильтр (вата).
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Кислота соляная (HCl), раствор – 0,1 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
5.2 Подготовка пробы
Пробу тонкоизмельченного продукта массой (25±0,01) г помещают в коническую колбу вместимостью 500 см3, добавляют 250 см3 дистиллированной воды, перемешивают и закрывают колбу пробкой и оставляют на 30 мин, перемешивая через каждые 10 мин. Затем содержимое колбы фильтруют через вату в сухую коническую колбу вместимостью 250 см3.
6 Порядок выполнения измерений
В стакан переносят 50 см3 фильтрата, полученного по п. 5.2. Погружают в раствор электроды, якорь магнитной мешалки и титруют раствором соляной кислоты при постоянном перемешивании.
После каждой порции титранта регистрируют значение рН. Титрование заканчивают зарегистрировав значение рН в трех точках после его резкого изменения.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят графики в координатах и . По графикам находят КТТ и объем раствора HCl, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет щелочности
Щелочность анализируемого образца (x, мг/кг) вычисляют по формуле:
,
где 10 – ……..; V – объем раствора HCl, израсходованный на титрование, см3; m – масса пробы, взятой для анализа, г.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одного знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить щелочность:
1) различных наименований печенья;
2) кексов;
3) пряников;
4) …..
и сравнить полученный результат с нормативом, установленным в соответствующих технических нормативных правовых актах.
7.8 Лабораторная работа № 8
Определение свободных жирных кислот в мясе
методом потенциометрии
Жировая ткань является составной частью мяса и представлена в основном совокупностью жировых клеток (диаметром до 200 мкм), сгруппированных в основное веществе. Химический состав и свойства жиров зависят от вида, породы, пола, возраста, упитанности животного, рациона кормления, анатомического происхождения. В среднем в жировой ткани содержится 74–97 % жира, 0,4–7,2 % белка (коллаген и эластин), 2,0–21,0 % воды, 0,1 % минеральных веществ; присутствуют жирорастворимые витамины (A, D, Е, К), ферменты (липаза).
Собственно жир – это смесь триглицеридов с примесями фосфатидов, стероидов, пигментов, азотистых веществ, воды, витаминов, свободных жирных кислот и др. В состав триглицеридов входят как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты, причем количество последних имеет важное значение: чем больше ненасыщенных жирных кислот, тем выше биологическая ценность.
Химические свойства жиров определяются наличием эфирной связи между радикалом глицерина и радикалами жирных кислот, а также наличием двойных связей в самих радикалах кислот. В связи с этим жиры могут подвергаться гидролитическому расщеплению (с присоединением воды по эфирной связи) и окислению (с присоединением кислорода к радикалам жирных кислот). Развитие этих реакций в мясе обусловлено тем, что после убоя животного, в связи с прекращением циркуляции крови, происходит самораспад физиологических систем, сопровождающийся прекращением подачи нервных импульсов и поступления витаминов и антиокислителей в жировую ткань, а снижение температуры приводит к отвердению жира.
В результате ступенчатого гидролиза идет распад триглицеридов до ди- и моноглицеридов и свободных жирных кислот. Полного расщепления молекул с образованием глицерина в обычных условиях не происходит. Развитие гидролиза имеет как положительное, так и отрицательное значение. С одной стороны накопление свободных жирных кислот не ухудшает органолептических показателей, повышает эмульгирующую способность жира, способствует лучшему усвоению его в организме; с другой – продукты гидролиза катализируют окислительные процессы, нежелательные в условиях мясного производства.
В отличие от гидролиза окислительные изменения жиров оказывают существенное влияние на пищевую ценность (запах, цвет, вкус, консистенция, уровень биологической ценности и безвредности) готовых мясопродуктов, в связи с чем, выбор технологических параметров обработки мясопродуктов должен быть ориентирован на торможение развития окислительных процессов на всех этапах производства и хранения.
В качестве меры содержания жирных кислот в маслах, жирах и т.п. используется показатель – кислотное число, который характеризует полноту гидролитического распада жиров и соответствует массе (мг) гидроксида калия, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.
Согласно требованиям ГОСТ 25292 [35] кислотное число в свином жире не должно превышать для высшего и первого сорта – 1,1 и 2,2 мг KOH соответственно. В жире для технических нужд этот показатель, в соответствии с ГОСТ 1045 [36], нормируется только для первого и второго сорта продукции на уровне 10,0 и 25,0 мг KOH соответственно, но не более.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации показателя рН в процессе титрования свободных жирных кислот в спирто-эфирном экстракте из жира гидроксидом калия, определении объема последнего в конечной точке титрования и расчете по закону эквивалентов содержание свободных жирных кислот.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Пипетки Мора вместимостью 10 и 20 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (рН-селективный электрод) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Баня водяная;
Бумага масштабная координатная;
Вибросмеситель;
Воронка диаметром 5–8 см;
Колба коническая с пришлифованной пробкой вместимостью 250–300 см3;
Мешалка магнитная;
Стаканы химические вместимостью 100 см3;
Сушильный шкаф;
Фарфоровая чашка диаметром 8 см;
Фильтр (вата).
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия гидроксид (KOH), растворы – 0,1 и 0,01 моль/дм3;
Натрия сульфат (Na2SO4), безводный, ч.д.а.;
Смесь спирто-эфирная нейтральная. Смешивают 1 ч. хлороформа с 2 ч. этанола, добавляют фенолфталеин и нейтрализуют 0,1 моль/дм3 раствором гидроксида калия до слаборозового окрашивания;
Фенолфталеин, этанольный раствор – 1,0 % (мас.). 1 г фенолфталеина растворяют в 40 см3 этанола с содержанием С2Н5ОН 95 % (мас.) и добавляют 30 см3 дистиллированной воды;
Хлороформ, ч.д.а.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
5.2 Подготовка пробы
Пробу измельченного мяса массой (5±0,01) г помещают в коническую колбу, обрабатывают сульфатом натрия в соотношении 1:2 (по объему), затем хлороформом в соотношении 1:3 (по объему). Колбу помещают на вибросмеситель и экстрагируют 15 мин, экстракт фильтруют.
6 Порядок выполнения измерений
6.1 Определение жира
10 см3 фильтрата, полученного по п. 5.2, переносят в предварительно высушенную до постоянной массы и взвешенную на аналитических весах фарфоровую чашку, помещают ее на кипящую баню для удаления хлороформа (примерно на 10 мин). Чашку с жиром сушат в сушильном шкафу при 100–105 °С, охлаждают и взвешивают. Высушивание продолжают до достижения постоянной массы.
6.2 Определение кислотного числа
10 см3 фильтрата, полученного по п. 5.2, переносят в химический стакан и помещают в сушильный шкаф (100–105 °С) для удаления хлороформа. К оставшемуся жиру добавляют 20 см3 нейтральной спирто-эфирной смеси и перемешивают.
Раствор переносят в химический стакан, погружают в него электроды, якорь магнитной мешалки и тируют 0,01 моль/дм3 раствором гидроксида калия при постоянном перемешивании. Титрант добавляют порциями – по 0,1 см3.
После введения каждой порции титранта регистрируют значение рН. Титрование заканчивают зарегистрировав значение рН в трех точках после его резкого изменения.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6.2) строят графики в координатах и . По графикам находят КТТ и объем раствора KOH, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет кислотного числа
Кислотное число (x, мг/кг) рассчитывают по формуле:
,
где 0,4 –содержание KOH в 1 см3 0,01 моль/дм3 раствора; V – объем раствора KOH, израсходованный на титрование, см3; m – масса жира в фильтрате, г (п. 6.1).
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одного знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить кислотное число:
1) свиного жира;
2) жира для технических нужд
и на основании полученного результата установить сортность продукции.
7.9 Лабораторная работа № 9
Определение дихроматной (бихроматной) окисляемости воды
методом потенциометрии
Окисляемость – это величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) одним из сильных химических окислителей. Выражается этот параметр в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление этих веществ, содержащихся в 1 дм3 воды. Окисляемость – комплексный параметр, позволяющий оценить общее загрязнение воды органическими веществами.
Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную, бихроматную, иодатную, цериевую. Наиболее высокая степень окисления достигается бихроматным и иодатным методами. В практике водоочистки для природных малозагрязненных вод определяют перманганатную окисляемость, а в более загрязненных водах – как правило, бихроматную окисляемость (называемую также ХПК – «химическое потребление кислорода»). ХПК – это количество окислителя (или эквивалентное ему количество кислорода), израсходованное на окисление содержащихся в воде примесей.
Величина окисляемости природных вод может варьироваться в широких пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов О2 на литр воды. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость (а значит и более «богаты» органикой) по сравнению с подземными. Так, горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2–3 мг О2/дм3, реки равнинные – 5–12 мг О2/дм3, реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм3. Подземные же воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей миллиграма О2/дм3 (исключения составляют воды в районах нефтегазовых месторождений, торфянников, в сильно заболоченных местностях).
В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, бихроматная окисляемость (ХПК) используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе воды. Таким образом, ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.
В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О2/дм3.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации значения потенциала при титровании раствором соли Мора избытка дихромата калия после окисления им загрязнителей сточной воды.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Пипетка Мора вместимостью 10 и 20 см3;
Цилинды мерные вместимостью 50 и 100 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (платиновый) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Колба круглодонная вместимостью 250 см3;
Мешалка магнитная;
Стаканы химические вместимостью 200 см3;
Холодильник обратный;
Шарики стеклянные.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия дихромат (K2Cr2O7), раствор – 0,25 моль/дм3;
Квасцы железоаммонийные (FeNH4(SO4)2H2О), раствор – 0,25 моль/дм3;
Кислота серная (H2SO4), концентрированная;
Ртути сульфат (HgSO4), ч.д.а.;
Серебра сульфат (Ag2SO4), ч.д.а.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
5.2 Подготовка пробы
Пробу анализируемой воды – 20 см3 – помещают в круглодоную колбу, добавляют 10 см3 раствора дихромата калия и по 0,4 г сульфатов ртути и серебра (для катализации окисления органических соединений).
Раствор перемешивают, добавляют 30 см3 серной кислоты и вводят стеклянные шарики для обеспечения равномерного кипения. К колбе присоединяют обратный холодильник и кипятят 2 ч, смесь охлаждают, отсоединяют холодильник и добавляют 100 см3 дистиллированной воды.
Аналогичным образом осуществляют подготовку контрольной пробы с 20 см3 дистиллированной воды.
6 Порядок выполнения измерений
Содержимое колбы (с анализируемой водой) (по п. 5.2) перемешивают, переносят в стакан, погружают электроды, якорь магнитной мешалки и титруют избыток дихромата калия раствором железоаммонийных квасцов при постоянном перемешивании.
После каждой порции титранта регистрируют значение потенциала. Титрование заканчивают зарегистрировав значение потенциала в трех точках после его резкого изменения.
По аналогичной методике анализируют контрольную пробу.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят графики в координатах и . По графикам находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет дихроматной окисляемости
Дихроматную (бихроматную) окисляемость (ХПК, мг/дм3) вычисляют по формуле:
,
где V1 и V2 – объемы раствора железоаммонийных квасцов, израсходованные на титрование контрольной пробы и анализируемого раствора соответственно, см3; 0,25 – концентрация раствора железоаммонийных квасцов, моль/дм3; 8 – молярной массы кислорода, г/моль; 1000 – коэффициент пересчета, учитывающий переход от г к мг; V – объем пробы воды, взятой для анализа, см3.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одного знака после запятой.
8 Индивидуальное задание
Определить ХПК в образцах природной воды и на основании полученного результата определить их происхождение.
7.10 Лабораторная работа № 10
Определение витамина С во фруктах, ягодах и продуктах
их переработки методом потенциометрии
Витамин С (аскорбиновая кислота) – органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных питательных веществ в человеческом рационе. Аскорбиновая кислота повышает защитные силы организма, ограничивает возможность заболеваний дыхательных путей, улучшает эластичность сосудов (нормализует проницаемость капилляров). Витамин оказывает благоприятное действие на функции центральной нервной системы, стимулирует деятельность эндокринных желез, способствует лучшему усвоению железа и нормальному кроветворению, препятствует образованию канцерогенов. Большие дозы полезны для больных сахарным диабетом, заядлых курильщиков, женщин, пользующихся противозачаточными препаратами, для пожилых людей с пониженной способностью пищеварительного тракта всасывать витамины.
Недостаток проявляется в быстрой утомляемости, кровоточивости десен, в общем снижении устойчивости организма против инфекций, при далеко зашедшем гиповитаминозе С может появится цинга, для которой характерны разрыхление, опухание и кровоточивость десен и выпадение зубов, мелкие подкожные кровоизлияния. При передозировке возможны нарушения функции печени и поджелудочной железы.
Человек, в отличие от подавляющего большинства животных, не способен синтезировать витамин С, и все необходимое количество его получает с пищей, главным образом с овощами, фруктами, ягодами и продуктами их переработки. В организме витамин не накапливается. Витамин С из естественных источников действует намного эффективней, чем синтетический.
В природе значительные количества аскорбиновой кислоты содержатся в свежих растениях: шиповнике, кизиле, черной смородине, рябине, облепихе, цитрусовых плодах, красном перце, хрене, петрушке, зеленом луке, укропе, кресс-салате, краснокачанной капусте, картофеле, брюкве, капусте, в овощной ботве, лесных плодах.
Оптимальная потребность в витамине С для взрослого человека 55–108 мг, беременных и кормящих женщин – 70–80 мг, детей первого года жизни – 30–40 мг.
Витамин С очень нестойкий. Он разлагается при высокой температуре, при соприкосновении с металлами, при долгом вымачивании овощей переходит в воду, быстро окисляется. При хранении овощей, фруктов и ягод содержание витамина C быстро уменьшается. Уже через 2–3 месяца хранения в большинстве растительных продуктов витамин С наполовину разрушается. В тоже время в свежей и квашенной капусте в зимний период сохраняется больше витамина С, чем в других овощах и фруктах – до 35%.
Значительные потери аскорбиновой кислоты наблюдаются при кулинарной обработке, особенно при жарении и варке – до 90%. Например, при варке очищенного картофеля, погруженного в холодную воду, теряется 30–50 % витамина, погруженного в горячую, – 25–30 %, при варке в супе – 50 %. Для большего сохранения витамина С овощи для варки следует погружать в кипящую воду. Витамин С легко переходит в воду, поэтому тепловая обработка овощей в кожуре сокращает потери витамина С вдвое по сравнению с тепловой обработкой очищенных овощей.
Человек, в отличие от подавляющего большинства животных, не способен синтезировать витамин С, и все необходимое количество его получает с пищей, главным образом с овощами, фруктами, ягодами и продуктами их переработки. В организме витамин не накапливается. Витамин С из естественных источников действует намного эффективней, чем синтетический.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации значения потенциала при титровании раствором 2, 6-дихлорфенолиндофенолята натрия (ДХФ) витамина C после экстрагирования его из пробы раствором соляной кислоты.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3 (с ценой деления 0,01 см3);
Иономер И–130 М или рН-метр рН–150 М;
Колбы мерные вместимостью 100 см3;
Пипетки мерные вместимостью 1, 2, 5, 10, 20 и 25 см3;
Цилинды мерные вместимостью 50 и 100 см3;
Электрохимическая ячейка, включающая индикаторный (платиновый) и электрод сравнения (хлоридсеребряный).
3 Вспомогательные материалы
Бумага масштабная координатная;
Бумага фильтровальная;
Колбы конические вместимостью 50, 100 и 250 см3;
Мешалка магнитная;
Палочки стеклянные;
Стаканы химические вместимостью 50 и 100 см3;
Ступка с пестиком.
4 Материалы, реактивы и растворы
Ацетатный буферный раствор. ………. кислота уксусная ледяная + …натрий уксуснокислый, ….;
Вода дистиллированная;
ДХФ, 2, 6-дихлорфенолиндофенолят натрия (С12H6Cl2NNaO2·хH2O), раствор – 0,25 г/дм3;
Кислота аскорбиновая (C6H8O6), растворы – 1,0 и 0,1 г/дм3. Готовят на экстрагирующем растворе непосредственно перед проведением испытания;
Кислота соляная (HCl), раствор – 2,0 % (экстрагирующий раствор);
Формальдегид (HCOH), раствор – 36–40 %.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Иономер и электроды готовят к работе в соответствии с инструкциями по эксплуатации (Приложение Е). рН-метр готовят к работе в соответствии с Приложением Ж.
5.2 Определение титра раствора ДХФ
Титр устанавливают по стандартным растворам аскорбиновой кислоты концентрации 1,0 и 0,1 г/дм3 в день проведения испытаний.
В две колбы вместимостью 50 см3, вносят по 9 см3 воды, по 1 см3 вышеуказанных растворов аскорбиновой кислоты и быстро титруют раствором ДХФ до светло-розовой окраски, не исчезающей в течение 15–20 сек.
Одновременно проводят контрольное испытание. Для этого в колбу вместимостью 50 см3 вносят 1 см3 экстрагирующего раствора, 9 см3 дистиллированной воды и титруют раствором ДХФ.
Титр раствора ДХФ в граммах аскорбиновой кислоты, эквивалентного 1 см3 раствора ДХФ вычисляют по результатам титрования каждого стандартного раствора используя формулу:
,
где M – масса аскорбиновой кислоты, содержащаяся в 1 см3 стандартного раствора, г; V1 и V2 – объемы раствора ДХФ, израсходованные на титрование стандартного раствора аскорбиновой кислоты и контрольной пробы соответственно, см3.
Титр раствора ДХФ рассчитывают как среднее из двух полученных значений (по результатам титрования каждого стандартного раствора).
5.3 Подготовка пробы
Навеску продукта, массой 10 г, взвешенную с точность ±0,01г, растирают в ступке с небольшим количеством экстрагирующего раствора (не менее 1 см3 на 1 г пробы), переносят в мерную колбу или цилиндр вместимостью 100 см3, смывая ступку и пестик небольшими порциями экстрагирующего раствора до тех пор пока объем не достигнет метки. Содержимое выдерживают в течение 10 мин, перемешивают и фильтруют.
При анализе сухих продуктов берут навеску пробы 5 г, взвешенную с точность ±0,01 г, а экстрагирование витамина С проводят как указано выше.
Для экстрагирования витамина С из жидких продуктов навеску пробы от 5 до 50 г, взвешенную с точность ±0,01 г, переносят в мерную колбу или цилиндр вместимостью 100 см3, смывая стакан небольшими порциями экстрагирующего раствора, доводят объем до метки. Содержимое выдерживают в течение 10 мин, перемешивают и фильтруют через бумажный складчатый фильтр.
6 Порядок выполнения измерений
В стакан вместимостью 50 см3 вносят пипеткой 10 см3 экстракта, полученного по п. 5.3, прибавляют 20 см3 экстрагирующего раствора и погружают электроды, якорь магнитной мешалки и титруют раствором ДХФ. Титрант прибавляют порциями по 0,1–0,2 см3 при постоянном перемешивании, записывая показания прибора в милливольтах, соответствующие каждому прибавленному объему раствора ДХФ.
Титрование заканчивают зарегистрировав значение потенциала в трех точках после его резкого изменения.
Одновременно проводят контрольное испытание на содержание в продукте редуцирующих веществ. Для этого в колбу вносят пипеткой 10 см3 экстракта, прибавляют равный ему объем ацетатного буферного раствора, раствор формальдегида в объеме, равном половине объема буферного раствора, перемешивают и выдерживают в течение 10 мин, закрыв предварительно колбу пробкой. Затем содержимое титруют раствором ДХФ.
За результат титрования принимают среднее арифметическое результатов двух титрований каждой пробы.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривых потенциометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят графики в координатах и . По графикам находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет содержания аскорбиновой кислоты
Массовую долю аскорбиновой кислоты в анализируемом продукте (x, мг%) вычисляют по формуле:
,
где V1 – объем раствора ДХФ, израсходованный на титрование экстракта пробы, см3; V2 – объем раствора ДХФ, израсходованные на титрование контрольной пробы, см3; V3 – объем экстракта, полученный при экстрагировании витамина С из навески продукта, см3; T – титр ДХФ, г/см3 (п. 5.2); V3 – объем экстракта, взятый на титрование, см3; m – масса пробы анализируемого продукта, г
Результаты вычислений округляют до четырех значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до трех значащих цифр после запятой и выражают в виде произведения числа на 10-3.
Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 3 % от среднего арифметического значения при доверительной вероятности Р=0,95.
8 Индивидуальное задание
Определить массовую долю витамина С в:
1) клюкве свежей;
2) черной смородине замороженной;
3) клубнике замороженной;
4) квашеной капусте;
5) шиповнике и чае из шиповника свежеприготовленном
и сравнить полученный результат со справочными данными [37].
7.11 Лабораторная работа № 11
Определение активного хлора в дезинфицирующем средстве
методом кондуктометрии
Дезинфекция – это уничтожение микробов, бактерий, вирусов, грибов и прочих возбудителей инфекционных заболеваний. Мероприятия по дезинфекции проводятся на предприятиях, в медицинских учреждениях, в быту. Для того чтобы дезинфекция была эффективна, сначала необходимо идентифицировать вредоносный микроорганизм.
В настоящее время рынок дезинфицирующих средств необычайно велик, препаратов не десятки, а сотни и тысячи наименований. Все средства классифицируются в зависимости от их агрегатного состояния на: жидкие, твердые, порошки. Отличаются они по и действующему веществу, составу, концентрации, назначению. Однако до настоящего времени наиболее дешевым и универсальным по спектру своего действия остаются препараты, в состав которых вход хлор.
Вместе с тем хлор – очень едкое вещество, которое может повредить кожу и глаза. Так, использование моющих средств, содержащих хлор, может загрязнять воздух. Хлор также опасен при хранении его вблизи производственных и бытовых помещений.
В целях информационной фальсификации производители дезинфицирующих средств вместо хлора на этикетке указывают такие вещества, как гипохлорит натрия (sodium hypochlorite), гипохлорит (hypochlorite), дихлоризоцианурат натрия (sodium dichloroisocyanurate), хлористый водород (hydrogen chloride), соляная кислота (hydrochloric acid). Вместе с тем знание реального содержания хлора в дезинфицирующих средствах необходимо для правильной их дозировки при приготовлении дезифицирующих растворов, как в промышленных, так и в бытовых условиях.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации электропроводности в процессе титрования тиосульфатом натрия йода, образовавшегося в результате стехиометрического взаимодействия хлора с иодидом калия.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 100 см3;
Кондуктометр …….;
Пипетки градуированные вместимостью 2 и 10 см3;
3 Вспомогательные материалы
Мешалка магнитная;
Стакан вместимостью 100 см3;
Фарфоровая ступка с пестиком;
Часовое стекло.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Калия иодид (KI), раствор – 10 %;
Кислота серная (H2SO4), раствор – 25 % (масс.);
Натрия тиосульфат (Na2S2O3), раствор – 0,1 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Кондуктометр готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации (Приложение И).
5.2 Подготовка пробы
Пробу дезинфицирующего средства – 3 г – взвешивают с точностью ±0,01 г, растирают в ступке, добавляют небольшие порции дистиллированной воды, пока все комки не исчезнут. Затем смесь количественно переносят в мерную колбу га 100 см3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают до получения однородной массы.
6 Порядок выполнения измерений
В стакан пипеткой вносят 10 см3 суспензии, полученной по п. 5.2, добавляют 10 см3 раствора иодида калия и 1,5 см3 серной кислоты. Стакан закрывают часовым стеклом и оставляют в темном месте на 5–10 мин, затем титруют образовавшийся иод раствором тиосульфата натрия (при постоянном перемешивании) с одновременным измерением электропроводности после добавления каждой порции титранта. Титрование заканчивают после резкого изменения значения электропроводности.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривой кондуктометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят график в координатах . По графику находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет концентрации активного хлора
Содержание активного хлора в анализируемом препарате (ω, %) вычисляют по формуле:
,
где 0,00355 – количество хлора, соответствующее 1 см3 0,1 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, г/моль; 100 – объем анализируемого раствора, см3; V – объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование, см3; 1000 – коэффициент пересчета результата в проценты; K – поправка на титр раствора тиосульфата натрия; m – масса пробы анализируемого препарата, г; 10 – объем анализируемого раствора, взятый для титрования, см3.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одной значащей цифры после запятой
8 Индивидуальное задание
Определить содержание активного хлора в препарате дезинфицирующего средства и сравнить полученный результат с информацией изготовителя, приведенной с сопроводительной документации или на маркировке.
7.12 Лабораторная работа № 12
Определение общей жесткости воды методом кондуктометрии
Жёсткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием – мягкой. Различают временную жёсткость (карбонатную), образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость (некарбонатную), вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2). Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).
Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В то же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость.
Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации – моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на дм3 (ммоль/дм3).
Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар, что приводит к существенным изменениям плотности. В разных странах использовались (и используются до сих пор) различные внесистемные единицы измерения жесткости, например градусы.
В соответствии с установленными в [16] гигиеническими требованиями жесткость питьевой воды не должна превышать 7,0 ммоль/дм3.
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации электропроводности в процессе титрования ионов кальция и мания с комплексоном III в среде аммонийного буферного раствора (pH = 10).
Определению не мешают ионы Al3+, если их концентрация не превышает 20 мг/дм3, и ионы Fe3+ при концентрации не более 100 мг/дм3.
2 Средства измерений
Бюретка вместимостью 25 см3;
Кондуктометр …..;
Пипетки градуированные вместимостью 1 и 10 см3;
3 Вспомогательные материалы
Мешалка магнитная;
Стакан вместимостью 100 см3.
4 Материалы, реактивы и растворы
Аммонийный буферный раствор – pH = 10. ….Описать приготовление
Вода дистиллированная;
Комплексон III (2-водная динатриевая соль этилендиамин-N,N,N′,N′-тетрауксусной кислоты, комплексон III, хелатон III, Na-ЭДТА, Na-EDTA, C10H14O8N2Na2∙2H2O), раствор – 0,05 моль/дм3.
5 Подготовка к выполнению измерений
5.1 Подготовка средств измерений
Кондуктометр готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации (Приложение И).
6 Порядок выполнения измерений
В стакан пипеткой вносят от 2 до10 см3 анализируемой воды (объем пробы зависит от предполагаемой жесткости воды), добавляют 0,5 см3 аммонийного буферного раствора и дистиллированную воду до объема 50 см3. Буферный раствор приливают после добавления некоторого количества воды, иначе в воде с высоким содержанием магния выпадает осадок (гидроксид магния).
Полученный раствор титруют раствором комплексона III при постоянном перемешивании. После добавления каждой порции титранта регистрируют значение электропроводности. Титрование заканчивают после резкого изменения значения электропроводности.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривой кондуктометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят график в координатах . По графику находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет величины общей жесткости
Общую жесткость воды (Ж, моль/дм3) рассчитывают по формуле
,
где 0,05 – концентрация раствора комплексона III, моль/дм3; V1 – объем раствора комплексона III, израсходованный на титрование, см3; K – поправочный коэффициент для 0,05 моль/дм3 раствора комплексона III; 1000 – коэффициент пересчета результата на 1 дм3; V2 – объем взятой для анализа воды, см3.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одной значащей цифры после запятой
8 Индивидуальное задание
Определить общую жесткость в пробах питьевой воды и сравнить полученный результат с гигиеническими требованиями[16].
7.13 Лабораторная работа № 13
Определение лимонной кислоты во фруктово-ягодном сырье
методом кондуктометрии
Фрукты и ягоды, а также продукты их переработки играют важную роль в питания человека. Содержащиеся во фруктах, ягодах органические кислоты (лимонная, яблочная, винная и др.) способствуют пищеварению, возбуждающе действуя на органы пищеварения. Но не все кислоты обладают одинаковыми свойствами. Яблочная и лимонная кислоты имеют наиболее приятный вкус. Винная кислота раздражает желудок, щавелевая кислота сильно раздражает желудок, а если употреблять ее в значительных количествах – также и почки. При болезнях печени, желудка, почек, подагрических заболеваниях из диеты нужно исключить шпинат и щавель, содержащие много щавелевой кислоты.
В большинстве ягод преобладающей является лимонная кислота, имеющая кислый, без терпкости вкус. Содержание лимонной кислоты в различных фруктах и ягодах, по данным Скурихина И.М. [37] приведены в таблице .
Таблица 7.2
Справочные данные по содержанию лимонной кислоты
во фруктово-ягодном сырье
|
Наименование сырья |
Содержание лимонной кислоты, г/100 г |
|
Вишня |
0,1 |
|
Слива |
0,1 |
|
Яблоко |
0,08 |
|
Лимон |
5,7 |
|
Мандарин |
1,0 |
|
Виноград |
0,03 |
|
Клюква |
1,1 |
|
Малина |
0,04 |
|
Смородина черная |
2,0 |
1 Метод измерений
Метод основан на регистрации электропроводности в процессе титрования экстракта лимонной кислоты из фруктов и ягод раствором гидроксида натрия.
2 Средства измерений
Весы лабораторные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 210 г;
Бюретка вместимостью 25 см3;
Колба мерная вместимостью 500 см3;
Кондуктометр……..;
Пипетки градуированные вместимостью 50 см3;
3 Вспомогательные материалы
Баня водяная;
Воронка диаметром 5–8 см;
Колба коническая вместимостью 500 см3;
Мешалка магнитная;
Стакан вместимостью 100 см3;
Фарфоровая чашка диаметром 12 см;
Фильтр складчатый.
4 Материалы, реактивы и растворы
Вода дистиллированная;
Натрия гидроксид (NaOH), раствор – 0,1 моль/дм3;
5.1 Подготовка средств измерений
Кондуктометр готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации (Приложение И).
5.2 Подготовка проб
В фарфоровой чашке взвешивают 50–100 г (с точностью ±0,01 г) измельченного и отделенного от косточек анализируемого сырья. Пробу количественно переносят в мерную колбу. Остатки сока и мезги в чашке тщательно смывают дистиллированной водой в колбу, которую помещают на водяную баню на 2 ч и нагревают при температуре (80±1) °С. Затем колбу охлаждают до комнатной температуры, раствор доводят дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивают и фильтруют.
6 Порядок выполнения измерений
Пипеткой отбирают 50 см3 прозрачного фильтрата, полученного по п. 5.2, помещают в стакан и при непрерывном перемешивании титруют раствором гидроксида натрия.
После добавления каждой порции титранта регистрируют значение электропроводности. Титрование заканчивают после резкого изменения значения электропроводности.
7 Обработка и вычисление результатов измерений
7.1 Построение кривой кондуктометрического титрования и определение КТТ
По полученным данным (см. п. 6) строят график в координатах . По графику находят КТТ и объем титранта, израсходованный на титрование.
7.2 Расчет содержания лимонной кислоты
Содержание лимонной кислоты в анализируемом сырье (ω, %, (мас.)) рассчитывают по формуле:
,
где V – исходный объем анализируемого раствора, см3; V1 – объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование, см3; 0,007 – титр раствора NaOH по лимонной кислоте, г/см3; 100 – коэффициент пересчета результатов в проценты; V2 – объем фильтрата, взятый для титрования, см3; m – масса пробы анализируемого сырья, г.
Результаты вычислений округляют до двух значащих цифр после запятой. За окончательный результат измерения принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Окончательный результат округляют до одной значащей цифры после запятой
8 Индивидуальное задание
Определить содержание лимонной кислоты в:
1) ягодах – вишне, винограде, клюкве, черной смородине, малине;
2) фруктах – сливе, яблоках, лимонах и мандаринах
и сравнить полученный результат со справочными данными (таблица 7.2).
7.14 Вопросы для самостоятельной работы
1. Сформулируйте сущность метода определения используемого в работе.
2. Укажите классификационную группу, к которой относится метод определения, используемый в работе.
3. Перечислите преимущества электрохимических методов титрования по сравнению с индикаторным.
4. Объясните зависимость между электродным потенциалом и концентрацией (активностью) ионов в анализируемом растворе.
5. Назовите обязательные условия для проведения электрохимических измерений.
6. Назовите составные элементы электрохимической ячейки, используемой в работе.
7. Назовите фоновый электролит, используемый в работе, и объясните его назначение.
8. Укажите тип используемых в работе электродов.
9. Перечислите требования к электроду сравнения и правила работы с ним.
10. Объясните устройство хлоридсеребрянного электрода.
11. Назовите основные правила работы с ионоселективными электродами.
12. В каком интервале рН применяется стеклянный электрод?
13. Назовите используемые в работе средства измерений.
14. Назовите аналитический сигнал, измеряемый в работе.
15. Назовите основные этапы подготовки пробы к анализу.
16. Назовите химические реакции, лежащие в основе определения.
17. Назовите исходные данные для построения градуировочного графика.
18. Назовите величины, входящие в уравнения, используемые для расчета окончательного результата.
19. Назовите размерности величин, входящих в уравнение для расчета результата.
20. Рассчитайте значение повторяемости для выполненной методики.
21. Сравните полученный результат с установленным нормативом со ссылкой на регламентирующий документ или с имеющимися справочными данными.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Правила выполнения измерений при помощи весов
OHAUS Adventurer
1. Включение весов. Нажать клавишу On/Zero.
2. Выбор единиц измерения. Нажать клавишу Unit и не отпускать ее до появления на дисплее индикатора требуемой единицы измерения массы.
3. Установка нуля. Освободить чашку весов и нажать клавишу Zero. Установка весов на нуль может осуществляться и при наличии на чашке каких-либо предметов, например тары, в которой производиться взвешивание.
4. Взвешивание. Поместить предмет на чашку весов. На дисплее отобразиться масса предмета.
5. Выключение весов. Нажать и удерживать клавишу Off до появления на дисплее надписи OFF, после чего отпустить клавишу.
6. Очистка весов. Убрать рассыпавшийся предмет с помощью кисти.
Таблица А.1
Типовые неисправности электронных весов и способы их устранения
|
Неисправность |
Возможная причина |
Способ устранения |
|
Весы не включаются |
Не подключен сетевой адаптер Батареи разряжены |
Подключить сетевой адаптер Заменить батареи |
|
Мигает индикатор разряда батареи |
Батареи разряжены |
Заменить батареи |
|
Весы не обладают необходимой точностью |
Неправильная калибровка Сильные внешние воздействия |
Выполнить калибровку Сменить место расположения весов |
|
Невозможно выполнить калибровку весов |
Меню калибровки блокировано Нестабильное показание массы |
Разблокировать меню калибровки Устранить вибрацию и сквозняк |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Правила работы с микроволной установкой пробоподготовки МС-6
1. Включить вытяжную вентиляцию;
2. Подключить установку к сети. Проверить надежность заземления;
3. Снаружи камеры трубку контроля давления присоединить при помощи накидной гайки (феруллы) к датчику давления следующим образом: отвести феруллу от конца трубки на 10–12 мм и с небольшим усилием до упора вставить конец трубки в отверстие датчика давления; плотно завинтить феруллу;
4. Подготовить блок контейнеров:
– отводные трубки вставить в крышку сборного стакана, равномерно распределив их по радиусу. Трубки вставляют с внутренней стороны крышки;
– завинтить крышку и установить газосборный стакан в центр подставки;
– на свободные концы трубок надеть накидные гайки (феррулы);
– поместить пробы в предварительно вымытые дистиллированной водой и высушенные фторопластовые стаканы. Добавить кислотную смесь согласно выполняемому индивидуальному заданию;
– надеть на фторопластовые стаканы нижние прижимные гайки. Накрыть фторопластовые стаканы крышками и закрепить их верхними прижимными гайками, плотно завинтив их. Затем необходимо убедится, что крышки установлены ровно, так как в противном случае во время процесса минерализации пробы возможна утечка газа, и как следствие, несоблюдение условий процесса, что может привести к неполному разложению проб;
– установить предохранительные мембраны. Для этого необходимо отделить мембраны от листа и вставить их в мембранодержатели при помощи прилагаемого приспособления. После этого плотно навинтить мембранодержатели на крышки контейнеров;
– собранные контейнеры поместить в защитные кожухи;
– блок контейнеров в сборе разместить на подставке равномерно по радиусу. Присоединить отводные трубки к мембранодержателям. Подставку с контейнерами установить на поднос в микроволновой камере;
– присоединить трубку контроля давления к камере при помощи ферулы к крышке контейнера, в котором будет производиться контроль давления;
5. Запустить программу в соответствии с индивидуальным заданием путем выбора соответствующего номера программы и нажатия кнопки «Старт»;
6. После завершения программы контейнеры из установки вынимают не менее чем через 10 мин;
7. Разобрать контейнеры (разборку производят в вытяжном шкафу в резиновых перчатках):
– вынять контейнеры из защитных кожухов. Если контейнер вытащить не удается, значит, он недостаточно остыл. Необходимо дождаться момента, когда он будет свободно выниматься из защитного кожуха;
– медленно открутить мембранодержатель, стравить давление в контейнере;
– открутить верхнюю прижимную гайку;
– пробу из фторопластового стакана количественно перенести в мерную колбу;
– полностью разобрать контейнер, извлечь предохранительные мембраны;
– все детали контейнеров тщательно промыть проточной водой, затем ополоснуть дистиллированной водой и высушить.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Правила работы с сушильным шкафом SNOL 58/350
1. Включить прибор в сеть;
2. Произвести загрузку шкафа;
3. Закрыть дверь шкафа;
4. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение – «Вкл.», при этом должна загореться сигнальная лампа «Сеть»;
5. Установить заданную температуру1 с помощью .. реле…(кнопками прибора);
6. После завершения термической обработки …. установить ... в положение …. ;
7. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение – «Выкл.», при этом сигнальная лампа «Сеть» должна погаснуть;
8. Выключить прибор из сети;
9. Анализируемый материал или посуду доставать из шкафа только после полного ее остывания.
Примечание 1. Сушку лабораторной посуды осуществляют при температуре … °С.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Правила работы с муфельной печью SNOL 7,2/1100
1. Включить прибор в сеть;
2. Произвести загрузку печи;
3. Закрыть дверь электропечи;
4. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение – «Вкл.», при этом должна загореться сигнальная лампа «Сеть»;
5. Установить заданную температуру с помощью .. реле…(кнопками прибора);
6. После завершения термической обработки …. установить ... в положение …. ;
7. Тумблер «Сеть» перевести в верхнее положение – «Выкл.», при этом сигнальная лампа «Сеть» должна погаснуть;
8. Выключить прибор из сети;
9. Анализируемый материал доставать из печи только после полного ее остывания.
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Правила выполнения измерений на анализаторе инверсионном вольтамперометрическом АВА–1
1. Включить прибор в сеть;
2. C помощью тумблера «Вкл./Выкл.» (задняя панель прибора) включить прибор;
3. Проверить целостность (состояние) электродов;
4. Подготовить электроды к работе в соответствии с требованиями технической документации1;
5. Приготовить стандартные и анализируемый растворы в соответствии методикой выполнения измерений;
6. В разделе меню программы «Параметры эксперимента» задать условия измерений, приведенные в методике выполнения измерений.
7. В разделе меню «Основные параметры» задать параметры для определения аналита: интервал пика и коэффициент усреднения
8. Установить электроды в ячейку.
9. Промыть электроды бидистиллированной водой 2–3 раза.
10. В электрохимическую ячейку внести 20 см3 фонового электролита, с помощью пипетки добавить 2 капли раствора ртути.
11. Погрузить электроды в ячейку.
12.Включить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент» на корпусе прибора.
13. В меню эксперимента выбрать команды «Фон» и затем «Измерить».
14. Отключить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент».
Все манипуляции с ячейкой и электродами необходимо проводить при отключенной ячейке !.
15. Поднять электроды.
16. Вылить фоновый электролит.
17. Залить в ячейку 20 см3 анализируемого раствора, добавить 2 капли раствора ртути.
18. Погрузить электроды в ячейку.
19. Включить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент»
20. В меню эксперимента выбрать команды «Проба» и затем «Измерить».
21. Отключить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент».
22. В ячейку внести пипет-дозатором добавку стандартного раствора.
23. Погрузить электроды в ячейку.
24.Включить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент» на корпусе прибора.
25. В меню эксперимента выбрать команды «Добавка» и затем «Измерить».
26. В меню эксперимента выбрать команду «Вычесть фон».
27. Отключить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент».
28. Поднять электроды.
29. Вылить анализируемый раствор с добавкой.
30. Залить в ячейку 20 см3 контрольной пробы, добавить 2 капли раствора ртути.
31. Повторить операции по пп. 21–26.
32. С помощью команды «Коррекция пиков» отметить начало, вершину и конец пиков в меню «Проба» и «Добавка».
33. Выбрать команду «РЕЗУЛЬТАТ».
34. Отключить ячейку нажатием кнопки «Ячейка-эквивалент».
35. Выключить прибор из сети.
36. Тщательно промыть электроды бидистиллированной водой.
Примечание 1. Не реже одного раза в месяц проводить очистку поверхности рабочего (стеклоуглеродного) электрода, включающую: обработку наждачной бумагой; полировку алмазной пастой до зеркального блеска; протирку спиртом и трехкратную промывку дистиллированной водой.
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Правила выполнения измерений на иономере И–160 М
1. Включить прибор в сеть;
2. C помощью тумблера «Вкл./Выкл.» (задняя панель прибора) включить прибор;
3. Проверить целостность (состояние) электродов;
4. Подготовить электроды к работе в соответствии с требованиями технической документации1;
5. Приготовить градуировочные растворы в соответствии методикой выполнения измерений;
6. Налить в стакан градуировочный раствор с наименьшим значением концентрации аналита;
7. Провести измерения3 E в градуировочном растворе;
8. Повторить операции по пп. 6–7 для других градуировочных растворов (по мере возрастания концентрации аналита);
9. Промыть электроды в растворах …;
10. Налить в чистый стакан анализируемый раствор;
11. Провести измерения E в анализируемом растворе;
12. Промыть электрод …;
13. Поместить электроды в растворы для хранения1;
14. C помощью тумблера «Вкл./Выкл.» (задняя панель прибора) выключить прибор;
15. Выключить прибор из сети.
Примечание 1. Правила хранения электродов и подготовки их к измерениям
|
Марка электрода |
Назначение электрода |
Внутренний раствор2 |
Раствор для хранения электрода2 |
Раствор для промывки электрода2 |
|
Хлорид селективный |
||||
|
ЭМП–NO3––01 |
Определение нитрат-ионов |
1∙10-5 моль/дм3 KNO3 |
||
|
Медь селективный |
Примечание 2. Используют только свежеприготовленные растворы.
1∙10-5 моль/дм3 KNO3. 1,011 мг KNO3 взвешивают с точностью до четвертого десятичного знака, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до метки. В эксперименте используют только свежеприготовленный раствор;
Примечание 2. Измерения проводятся не менее чем через 30 минут после включения прибора.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
Правила выполнения измерений на рН-метре рН–150
1. Включить прибор в сеть;
2. C помощью тумблера «Вкл./Выкл.» (задняя панель прибора) включить прибор;
3. Проверить целостность (состояние) электрода;
4. Промыть электрод в растворе …….;
5. Приготовить буферные растворы1;
6. Налить в стакан буферный раствор с наименьшим значением рН;
7. Провести измерения2 рН в буферном растворе;
8. Если измеренное значение рН отличается от нормативного1 провести корректировку значения, показываемого на табло прибора с помощью тумблера «……»;
9. Повторить операции по пп. 6–8 для других буферных растворов (по мере возрастания рН);
10. Промыть электрод дистиллированной водой;
11. Налить в чистый стакан анализируемый раствор;
12. Провести измерения рН в анализируемом растворе;
13. Промыть электрод дистиллированной водой;
14. Поместить электрод в раствор для хранения3.
15. C помощью тумблера «Вкл./Выкл.» (задняя панель прибора) выключить прибор;
16. Выключить прибор из сети.
Примечание 1. Буферные растворы для калибровки рН-метра
|
Буферный раствор |
Химическая формула соединения |
Значение рН |
Примечание 2. Измерения проводятся не менее чем через 30 минут после включения прибора.
Примечание 3. Правила хранения комбинированного рН-электрода …..
ПРИЛОЖЕНИЕ И
Правила выполнения измерений на кондуктометре ……….
Подсоединяют электрод к прибору. После каждой серии измерений электрод необходимо прополоскать дистиллированной водой. Если требуется более основательная очистка электрода, то удаляют патрон и вымывают электрод тканью или не повреждающим его поверхность порошком. При одевании патрона на электрод необходимо убедиться, что патрон имеет правильное расположение отверстий относительно конца кабеля.
Перед каждой серией измерений прибор должен быть откалиброван. Для лучших результатов выбирают калибровочный раствор со значением электропроводности близким к значению измеряемого образца.
Проведение калибровки:
– наполняют стакан на 8 см калибровочным раствором;
– погружают электрод в химический стакан. Уровень погружения должен быть выше, чем отверстия в патроне;
– включают прибор и выбираем соответствующий режим измерения;
– стучат электродом об дно химического стакана и мешаем им раствор, чтобы обеспечить отсутствие пузырьков воздуха, попавших внутрь гильзы.
Измерения в анализируемых растворах проводят аналогично. Температура калибровочных и анализируемых растворов должна быть одинаковой, но не более 50 °С.
ПРИЛОЖЕНИЕ К
Процедура проверки вместимости мерной посуды
1. Заполнить мерную колбу (пипетку или бюретку) дистиллированной водой до метки.
2. Вылить воду в чистый предварительно взвешенный сосуд.
3. Взвесить сосуд с водой, вылитой из мерной колбы (пипетки или бюретки).
4. Рассчитать массу вылитой воды (m).
5. Измерить температуру воды.
6. По таблице К.1 определите плотность воды (ρ).
Таблица К.1
Значения плотности воды при разных температурах
7. Действия по пп. 1–6 повторить 2 раза.
8. Найдите средние значения mср и ρср.
9. Рассчитайте истинный объем по формуле:
ПРИЛОЖЕНИЕЛ
Правила оформления лабораторного журнала
1. Название лабораторной работы.
2. Цель лабораторной работы.
3. Сущность метода измерения, используемого в данной лабораторной работе.
4. Данные о регламентировании содержания определяемого компонента в анализируемой пробе со ссылками на действующие законодательные или технические нормативные правовые акты.
5. Блок-схема эксперимента (рис. Л.1).
7. Результаты эксперимента (табл. Л.1).
Таблица Л.1
Форма таблицы для занесения промежуточных данных и результатов
эксперимента1
|
№ п/п |
Измеряемый параметр2, (ед. изм.)3 |
Результаты измерения параметров |
Результаты измерений для контрольного опыта4 |
Содержание определяемого компонента, (ед. изм)5 |
хср, (ед. изм)5 |
∆х, (ед. изм)5 |
|
|
Проба № 1 |
Проба № 2 |
||||||
Примечания 1 – Промежуточные расчеты приводятся после таблицы; 2 – Перечень измеряемых параметров зависит от выполняемой лабораторной работы (m, г; V, мл; I, А; E, мВ и т.д.); 3 – Указываются конкретные единицы измерения для измеряемого в данной лабораторной работе параметра; 4 – Данный столбик заполняется при проведении контрольного (холостого) опыта; 5 – Указываются конкретные единицы измерения концентрации компонента, определяемого в данной лабораторной работе.
7. Выводы. В данном пункте приводятся окончательные данные (хср±∆х) по содержанию, концентрации, массовой доле и т.д. определяемого вещества в пробе и формулируется вывод о соответствии требованиям действующих законодательных или технических нормативных правовых актов.
Таблица Л.2
Коэффициенты нормированных отклонений (коэффициенты Стьюдента, tp,f) при Р = 95%
|
Число степеней свободы, f |
tp,f |
Число степеней свободы, f |
tp,f |
|
1 |
12,706 |
6 |
2,447 |
|
2 |
4,303 |
7 |
2,365 |
|
3 |
3,182 |
8 |
2,306 |
|
4 |
2,776 |
9 |
2,262 |
|
5 |
2,571 |
10 |
2,228 |
ПРИЛОЖЕНИЕ М
Расчет концентрации нитратов-ионов при анализе соков
из овощного сырья, полученных прямым отжимом
Таблица Л.1
Перевод значений 1 в массовую долю нитратов (мг/кг) при анализе
соков свеклы и моркови (Vсока:Vэкстрагирующего раствора = 1:5)
|
Сотые доли |
||||||||||
|
.00 |
.01 |
.02 |
.03 |
.04 |
.05 |
.06 |
.07 |
.08 |
.09 |
|
|
1,6 |
7943 |
7762 |
7585 |
7412 |
7244 |
7079 |
6918 |
6760 |
6606 |
6456 |
|
1,7 |
6309 |
6165 |
6025 |
5888 |
5754 |
5623 |
5495 |
5370 |
5248 |
5128 |
|
1,8 |
5011 |
4897 |
4786 |
4677 |
4570 |
4466 |
4363 |
4265 |
4168 |
4073 |
|
1,9 |
3981 |
3890 |
3802 |
3715 |
3630 |
3548 |
3467 |
3388 |
3311 |
3236 |
|
2,0 |
3162 |
3090 |
3020 |
2951 |
2884 |
2818 |
2754 |
2691 |
2630 |
2570 |
|
2,1 |
2512 |
2454 |
2399 |
2344 |
2291 |
2239 |
2188 |
2138 |
2089 |
2042 |
|
2,2 |
1995 |
1950 |
1905 |
1862 |
1820 |
1778 |
1738 |
1698 |
1659 |
1622 |
|
2,3 |
1585 |
1549 |
1513 |
1479 |
1445 |
1412 |
1380 |
1349 |
1318 |
1288 |
|
2,4 |
1259 |
1230 |
1202 |
1175 |
1148 |
1122 |
1096 |
1071 |
1047 |
1023 |
|
2,5 |
1000 |
977 |
955 |
933 |
912 |
891 |
871 |
851 |
832 |
813 |
|
2,6 |
794 |
776 |
759 |
741 |
724 |
708 |
692 |
676 |
661 |
646 |
|
2,7 |
631 |
617 |
603 |
589 |
575 |
562 |
549 |
537 |
525 |
513 |
|
2,8 |
501 |
490 |
479 |
468 |
457 |
447 |
436 |
427 |
417 |
407 |
|
2,9 |
398 |
389 |
380 |
372 |
363 |
355 |
347 |
339 |
331 |
324 |
|
3,0 |
316 |
309 |
302 |
295 |
288 |
282 |
275 |
269 |
263 |
257 |
|
3,1 |
251 |
245 |
240 |
234 |
229 |
224 |
219 |
214 |
209 |
204 |
|
3,2 |
200 |
195 |
191 |
186 |
182 |
178 |
174 |
170 |
166 |
162 |
|
3,3 |
158 |
155 |
151 |
148 |
145 |
141 |
138 |
135 |
132 |
129 |
|
3,4 |
126 |
123 |
120 |
117 |
115 |
112 |
110 |
107 |
105 |
102 |
|
3,5 |
100 |
98 |
95 |
93 |
91 |
89 |
87 |
85 |
83 |
81 |
|
3,6 |
79 |
78 |
76 |
74 |
72 |
71 |
69 |
68 |
66 |
65 |
|
3,7 |
63 |
62 |
60 |
59 |
58 |
56 |
55 |
54 |
52 |
51 |
|
3,8 |
50 |
49 |
48 |
47 |
46 |
45 |
44 |
43 |
42 |
41 |
|
3,9 |
40 |
39 |
38 |
37 |
36 |
35 |
35 |
34 |
33 |
32 |
|
4,0 |
32 |
31 |
30 |
30 |
29 |
28 |
28 |
27 |
26 |
26 |
Примечание – определяют по градуировочному графику.
Рис. Л. 1 Форма представленя блок-схемы эксперимента
(на примере определения содержания натрия методом прямой потенциометрии)
1 Приготовление буферного раствора
(2∙10-1 NH4OH)
1.1. Взвешивание NH4OH
1.2. Приготовление раствора (1000 см3)
Приготовление основного раствора
2.1. Взвешивание NaCl
2.2. Разбавление буферным раствором до заданного объема
4 Определение градуировочной зависимости
4.1. Измерение потенциала (E) в градуировочных растворах
4.2. Определение градуировочной зависимости
5 Подготовка анализируемой пробы
5.1. Измельчение и перемешивание пробы
5.2 Взвешивание навески
5.3. Приготовление анализируемого раствора – разбавление пробы буферным раствором до заданного объема
1) Аммиак (NH3)
2) весы аналитические Adventure АV 2-го класса точности
3) Колба мерная – 1000 см3
1) Натрий хлористый (NaCl)
2) Буферный раствор
3) Весы аналитические Adventure АV 2-го класса точности
4) Колба мерная – 1000 см3
1) Иономер И–160 М
2) Ионоселективный электрод ЭС–10–07
3) Хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1.М3.1
4) Стакан – 100 см3
5) Градуировочные растворы
1) Анализируемая проба
2) Весы аналитические Adventure АV 2-го класса точности
2) Колбы мерные – 50 см3
4) Буферный раствор
1) Анализируемый раствор
2) Иономер И–160 М
3) Ионоселективный электрод ЭС–10–07
4) Хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1.М3.1
5) Стакан – 100 см3
3 Приготовление градуировочных
растворов
3.1. Взятие аликвоты основного раствора
3.2. Разбавление буферным раствором до заданного объема
1) Основной раствор (NaCl)
2) Буферный раствор
3) Колбы мерные – 100 см3
4) Пипетки – 2, 5 и 10 см3
6 Определение концентрации в пробе
6.1. Измерение E в двух анализируемых пробах
6.2. Определение pС по градуировочной зависимости
6.3. Расчет концентрации по формуле
6.4. Расчет среднего значения