2. Визначення активної кислотності рН-метром

Метод оснований на вимірюванні електрорушійної сили, яка виникає в системі двох електродів, занурених в досліджувану рідину і яка лінійно залежить від рН досліджуваного розчину.

Перед початком вимірювань прилад прогрівають протягом 60 хвилин . Потім перевіряють прилад по буферному розчину, який має при температурі 20ºС рН 4,0. Електроди перед занурюванням в досліджуваний розчин ретельно промивають дистильованою водою а потім декілька раз досліджуваним розчином. Температуру сусла або пива доводять до (20,0 ± 0,5)ºС. Після того електроди поміщають в досліджувану рідину і перемикач приладу «Пределы измерения» встановлюють в положення, яке відповідає діапазону рН сусла або пива і здійснюють відлік показів по шкалі приладу.

Обробка результатів. За кінцевий результати приймають середньоарифметичне значення результатів двох паралельних вимірювань рН, відхилення між якими не перевищує 0,1. Результат виражають з точністю до першого десяткового знаку.

Результати :

№ п/п ана-лізу	Величина рН пивного сусла	Середнє арифмети-чне значення величини рН	Розбіжність фактична	Розбіжність допустима
1	2	3	4	5

Висновки : ________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підпис викладача ___________ _______________________________________

(прізвище, ім’я, по батькові )

?

Питання для самоконтролю

1. Що характеризує загальна (титрована) кислотність?

2. В яких одиницях вимірюється титрована кислотність?

3. Як визначають титровану кислотність пивного сусла?

4. В яких межах знаходиться загальна кислотність для конкретних сортів пива і безалкогольних напоїв? (Привести приклади).

5. Що характеризує активна кислотність? В яких межах вона змінюється?

6. Які методи використовують для визначення активної кислотності?

7. В чому полягає суть потенціометричного методу визначення активної кислотності?

8. Які електроди використовують в якості електродів стандартних та індикаторних (порівняльних)?

9. Яка будова лабораторного рН-метра ЛПУ-01?

10. Правила користування приладом ЛПУ-01?

Тема 2.7. Колориметричні методи аналізу План

1. Колориметрія. Закон Бугера- Ламберта – Беєра.

2. Методи візуальної колориметрії:

- метод стандартних серій;

- колориметричне титрування;

- метод порівняння кольору .

3. Об’єктивні методи аналізу. Фотоколориметрія. Будова фотоелектроколориметра.

4. Визначення кольору розчинів фотоколориметром.

Забарвленість напоїв ( пива, квасу, безалкогольних напоїв) визначають колориметричними методами.

Колориметричним аналізом називається кількісне визначення концентрації речовин, які утворюють забарвлені розчини. Методи аналізу, які засновані на зрівнюванні інтенсивності забарвлення досліджуваного розчину і розчину визначеної концентрації – стандартного, називаються колориметричними (колориметрією).

Будь-яка речовина поглинає і відображає електромагнітні випромінювання. Характер і величина поглинання і відображення світла залежать від природи речовини і його концентрації в розчині. Це і використовують для якісного і кількісного аналізу оптичними методами, в частості методами світлопоглинання (світлопропускання).

Якщо пропустити через шар розчину пучок світла з інтенсивністю І_о, то після проходження через цей шар інтенсивність світла зменшиться до І_t.

В основі колориметричних методів аналізу лежить основний закон колориметрії закон Бугера – Ламберта –Беера . Згідно цього закону інтенсивність світлового потоку, що пройшов через розчин або речовину зменшується пропорційно інтенсивності падаючого потоку світла, товщині шару, концентрації розчину і виражається рівнянням:

І_t = І_о * 10 ^–εСL ,

де І_t – інтенсивність світлового потоку після проходження через розчин концентрацією С і товщиною шару L;

І_о – інтенсивність падаючого світлового потоку;

ε –коефіцієнт, який залежить від довжини хвилі падаючого світла, природи розчинної речовини і температури розчину, його називають молярним коефіцієнтом гасіння.

С – концентрація досліджуваного розчину;

L – товщина шару розчину, м

Відношення інтенсивності світлового потоку, який пройшов через розчин І_t, до інтенсивності падаючого світлового потоку І_о називається пропусканням або прозорістю, і позначається буквою Т:

І_t

Т = І_о = 10 ^{- εСL} ,

Прозорість або пропускання визначене для шару розчину товщиною 1 см , називається коефіцієнтом пропускання.

Логарифм величини, зворотній пропусканню, носить назву гасіння Е або оптична густина D:

1 І_о

Е=D = lg Т = lg І_t = lg

Послідовно, гасіння Е або оптична густина прямопропорційна концентрації речовини в розчині, товщині шару розчину, довжині хвилі природи речовини і температури розчину. Якщо графічно зобразити залежність гасіння від концентрації, відклавши по осі абсцис концентрацію, а по осі ординат – гасіння, то отримаємо пряму лінію, яка йде від початку координат.

гасіння

Т акий графік дає можливість зробити висновок про застосування до досліджуваного розчину основного закону колориметрії. Якщо розчин підчиняється цьому закону, то графік, який виражає залежність гасіння від концентрації, буде представлений прямою лінією. Якщо розчин цьому

^{Концентрація, мг/дм 3} закону не підчиняється, то прямолі- Залежність гасіння від концентрації нійність порушується на деякій діль-

ниці кривої або по всій її довжині.

3. Розрізняють візуальну колориметрію і фотоелектричну колориметрію.

Візуальна колориметрія основана на порівнянні забарвленості досліджуваного розчину із забарвленістю стандартного розчину за допомогою ока спостерігача. Це є суб’єктивний метод аналізу.

Методи візуальної колориметрії.

Візуальна колориметрія здійснюється по одному з наступних методів:

1. метод стандартних серій;

2. метод колориметричного титрування або дублювання;

3. метод порівняння кольору .

Перші два методи не потребують дотримання основного закону колориметрії; метод порівнювання кольору вимагає дотримуватися цього закону.

Метод стандартних серій

Заснований на зрівнюванні забарвлення досліджуваного розчину з забарвленням набору стандартних розчинів, які відрізняються один від одного інтенсивністю забарвлення на 10-15%. При цьому обов’язковою умовою являється дотримання однакової товщини шару розчину в стандартній серії і досліджуваному розчині. Невідома концентрація досліджуваного розчину рівна концентрації стандартного розчину, забарвлення якого співпадає з забарвленням досліджуваного розчину або знаходиться між двома найближчими більш слабо або більш сильно забарвленими.

Метод стандартних серій використовують у спиртовому виробництві, а саме для визначення вмісту в ректифікованому спирті домішок - альдегідів, сивушного масла, метилового спирту. Забарвлення зрівнюють в пробірках з притертими пробками однакового діаметра з безбарвного скла однакової товщини. Пробірки поміщають в спеціальний штатив і на фоні матового скла або білого паперу зрівнюють забарвлення досліджуваного розчину з забарвленням типових розчинів.

Вміст сивушного масла в спирті можна визначити по реакції з пара-диметиламінобензальдегідом. Метод заснований на кольоровій реакції ізоамілового, ізобутилового і пропілового спиртів з пара-диметиламінобензальдегідом.

Хід роботи . Відміряють піпеткою на 1 см³ 0,5 см³ досліджуваного спирту в чисту суху колбу з довгим горлишком, куди додають з мірного циліндра 10 см³ розчину пара-диметиламінобензальдегіду. Вмістиме перемішують , колбу занурюють в киплячу водяну баню і витримують при кипінні води рівно 20 хв. Після 20 хв. колбу охолоджують. При цьому вмістиме колби набуває світло-жовтувато-рожевого забарвлення, яке переходить в рожевий різної інтенсивності в залежності від вмісту сивушного масла.

Вмістиме колби переливають в пробірку з притертою пробкою і зрівнюють з забарвленням типових розчинів, які піддавалися такій же обробці, що і досліджуваний спирт. По зрівнюванню забарвлення визначають вміст сивушного масла в досліджуваному спирті.

Метод колориметричного титрування.

В цьому випадку певний об’єм забарвленого досліджуваного розчину невідомої концентрації зрівнюють з таким же об’ємом дистильованої води, до якої додають стандартний розчин відомої концентрації. В якості стандартного розчину використовують розчин йоду концентрацією 0,1 моль/дм³ .

Найчастіше цей метод застосовують в пивоварному і безалкогольному виробництві та у виробництві квасу при визначенні напою ( пива, квасу), напівфабрикатів ( молоде пиво, пивне сусло), а також забарвленості солоду.

Хід роботи. Два однакових хімічних стакана ємкістю 150-200 см³ ставлять на білий папір або на білу фарфорову пластинку. В один наливають 100 см³ пива, в другий – 100 см³ дистильованої води. В стакан з водою добавляють з бюретки при помішуванні йод концентрацією 0,1 моль/дм³ до тих пір, доки колір рідин не стане однаковим при розгляданні як зверху, так і збоку.

Одиниці вимірювання кольорності: см³ розчину йоду концентрацією 0,1 моль/дм³, що пішов на титрування 100 см³ дистильованої води.

Метод порівняння кольору.

Уявимо собі, що маємо два забарвлених розчина, які містять одну й ту ж забарвлюючу речовину, але в різних концентраціях. Гасіння кожного з розчинів буде відповідно дорівнювати

Е₁=ε С₁L₁ і Е₂= ε С₂L₂

Змінюючи товщину шару цих розчинів(l), можна добитися такого стану, при якому, не дивлячись на різні концентрації, інтенсивність світлового потоку, який пройшов через два розчини, буде однакова – наступить оптична рівновага. Це відбудеться тоді, коли два розчини будуть поглинати одну й ту ж долю світла, тобто коли гасіння розчинів будуть рівні; при цьому Е₁=Е₂ і ε С₁L₁ = εС₂ l₂. Коефіцієнт погашення обох розчинів один і той же. Звідси,

С₁L₁ = С₂ l₂

Або L₁ C₂

L₂ = C₁

Тобто товщина шарів розчинів при однаковому спостереженню забарвлення обернено пропорційна концентрації розчинів. Ця залежність між товщиною шару і концентрацією лежить в основі методу порівняння кольору.

Порівняння кольору проводять в спеціальних приладах – колориметрах. Найбільш розповсюдженим являється колориметр системи Дюбоска. Світловий потік від дзеркала проходить через шар досліджуваного розчину в кюветі, завантажувач, призму, лінзи і попадає в окуляр, освітлюючи праву половину оптичного поля. Другий світловий потік проходить через шар стандартного розчину в кюветі, завантажувач, призму, лінзи і попадає в окуляр, освітлюючи ліву сторону оптичного поля. Змінюючи з допомогою кремальєру висоту столів розчинів, досягають оптичної рівноваги – зникнення границі розподілу.

Цей метод застосовують у лікеро-горілчаному виробництві для визначення забарвленості напоїв.

Фотоелектроколориметрія відноситься до об’єктивних методів аналізу, здійснюється за допомогою фотоелементу, який є основною складовою частиною приладу, який називається фото-електроколориметром.

Фотоелектрична колориметрія зв’язана з використанням фотоелементів. В основі фотоелектричного методу аналізу лежить явище фотоелектричного ефекту (фотоефекту).

Фотоефектом називається явище відриву електронів від атомів речовини під дією світлового потоку.

Фотоефект підчиняється наступним закономірностям :

1. величина фотоефекту збільшується з збільшенням інтенсивності світлового потоку;

2. фотоефект виникає при освітленні світлом тільки до визначеної довжини хвилі ( червона границя фотоефекту).

Прилад, в якому світлова енергія перетворюється в електричну, називається фотоелементом.

Для фотоколориметричних аналізів використовують фотоелектроколориметри. В них встановлено два фотоелемента. Світловий потік попадає на них, утворюючи два світло потоки, які направлені в противоположні сторони і взаємно компенсують друг друга. При цьому електричний струм не виникає. Якщо на шляху одного світлового потоку поставити досліджуваний розчин, компенсація порушується і стрілка мікроампер метра відхилиться на величину, яка пропорційна концентрації досліджуваного розчину.

З допомогою фотоелектроколориметрів визначають оптичну густину розчинів.

Щоб визначити вміст в розчині тих чи інших речовин, будують калібрувальну пряму по розчинам з відомою концентрацією речовин. На осі абсцис відкладають концентрацію розчину, а на осі ординат – оптичну густину. Вимірявши оптичну густину досліджуваного розчину, знаходять його значення на осі ординат, а потім на осі абсцис – значення концентрації. В лабораторній практиці використовуються фотоелектроколориметри КФК -3 ;ФЕК-М,ФЕК-Н-75, ФЕК -56 і ін. В лабораторії безалкогольного і пивоварного виробництва з їх допомогою визначають кольорність, вміст вуглеводів, білків і інших речовин в напівфабрикатах і готових напоях.

Література: [1, с. 74-78] ; [2, с.108-120].