Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы исследования свойств зернопродуктов и вторичного сырья зерноперерабатывающих предприятий. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
тивный электрод хранят в растворе хлористого натрия кон-
100
1000
m
2 1
X X
центрацией 0,1 моль/дм3. Для проведения испытаний навеску продукта массой 10 г взвешивают с точностью до второго десятичного
3
знака, помещают в коническую колбу вместимостью 250 см
3
ливают 92 см
дистиллированной воды и перемешивают на аппарате
, при-
для встряхивания в течение 10 мин.
- 2 мин до окончания перемешивания к полученной
За 1
суспензии приливают 8 см
3
буферного раствора и перемешивают
1 - 2 мин. Затем суспензии дают отстояться не менее 1 мин. Прово-
3
дят измерение. Для этого отмеряют мерным цилиндром 40 см
3
твора и вносят его в стакан вместимостью 50 см
. Стакан с раствором
рас-
устанавливают на магнитную мешалку, погружают в раствор электроды и измеряют значение потенциала
pNa. Содержание Na и NaCl
рассчитывают с помощью вспомогательных таблиц или градуировочных графиков.
Массовую долю
натрия X1, %, вычисляют по формуле
C V
X
1
где С - концентрация натрия, найденная по градуировочному графику, г/дм
масса навески анализируемой пробы, г; 1000 - коэффициент перевода кубических дециметров в кубические сантиметры.
формуле
где X1- массовая доля натрия, %; 2,54 - коэффициент пересчета натрия на хлорид натрия.
тода анализа?
3
; V - объем испытуемого раствора, равный 100 см3; m -
Массовую долю
хлористого натрия Х2, %, вычисляют по
2,54
Вопросы для самоконтроля
1. Чем определяются границы допустимых значений рН?
2. Каково преимущество прямого потенциометрического ме-
61
3. Что понимают под селективностью электродов?
4. От чего зависит коэффициент селективности?
Лабораторная работа № 13.
ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВИНЦА
Цель работы: освоить метод определения свинца в кормовых
фосфатах.
Материалы, реактивы и оборудование: раствор с массовой
долей соляной кислоты 20 %; раствор с массовой долей гидроксида
натрия 5 и 40 %; кислота аскорбиновая, фоновое вещество (реактивная соль, имеющая состав, аналогичный с анализируемым продуктом); раствор, содержащий 1 мг свинца в 1 см
твор, содержащий 0,1 мг свинца в 1 см (раствор Б); раствор, содержащий 0,05 мг свинца в 1 см
3
(раствор В).
Краткие теоретические сведения
3
(раствор А); рас-
Метод основан на измерении полярографических кривых
"сила тока
- потенциал", форма которых зависит от концентрации
свинца в растворе.
Полярография - электрохимический метод, основанный на
расшифровке поляризационных кривых «сила тока
- напряжение»,
полученных посредством двух (поляризуемого и неполяризуемого)
электродов. Полярографический анализ основан на электролизе и
электрохимическом восстановлении веществ на периодически обновляющейся поверхности ртутного микрокатода по мере постоянного возрастания напряжения. Обычно используют медленно капающий ртутный микроэлектрод (катод) и ртутный электрод (анод),
имеющий большую поверхность. При малой величине силы тока
электрод с большой поверхностью сохраняет постоянный потенциал.
62
Состав раствора не изменяется, и все изменения значения
тока при наложении напряжения, регистрируемые на кривой «сила
тока
- напряжение», определяются процессами, происходящими на
микроэлектроде. Следовательно, напряжение тратится на поляризацию катода и на прохождение тока через раствор.
При непрерывном увеличении напряжения повышается по
тенциал капельного электрода. Если отсутствуют ионы, способные
восстанавливаться, то через раствор ток не проходит. При постепенном увеличении напряжения в цепи появляется слабый ток. Этот
ток называют остаточным. Он обусловлен разрядом остатков кислорода, механических примесей, коллоидных частиц и т.п. и потенциалом двойного электрического слоя, образующегося на катоде
из ионов раствора.
Когда приложенное напряжение достигнет величины, дос
таточной для разряда ионов на катоде, происходит их быстрое разряжение, начинается электролиз растворенного вещества. При этом
сила тока в цепи скачкообразно возрастает. После того, как все ионы
в прикатодном пространстве разрядятся, сила тока в цепи больше не
возрастает
.
Это значение силы тока (предельный ток) с дальнейшим
ростом напряжения изменяется очень мало. Ток в цепи поддерживается за счет диффузии ионов из глубины раствора в прикатодную
область и их разрядки на катоде. Этот ток называют диффузионным.
Новый скачек на полярограмме обусловлен электролизом другого
вещества или растворителя, потенциал выделения которого достигается дальнейшим повышением напряжения на электродах.
Качественный полярографический анализ основан на том
свойстве полярограмм, что потенциал срединного значения скачка
силы тока не зависит от концентрации деполяризатора и является
постоянной для данного вещества величиной. По величине потенциала полуволны можно осуществлять идентификацию веществ в
растворе неизвестного состава. Это свойство позволяет также со-
-
-
63
вместно определять несколько веществ в одном растворе, если потенциалы их полуволн отличаются на 100
-200 мВ.
В основе количественного полярографического анализа лежит линейная (на определенном участке) зависимость высоты полярографической волны
h от концентрации деполяризатора в растворе. Найдя по графику высоту волны либо замерив пропорциональную ей величину предельного тока
Y, можно определить концентрацию. Существует несколько методов количественного полярографического анализа: расчетный, калибровочного графика,
стандартных растворов, добавок.
Методика выполнения работы
Для извлечение свинца в щелочной среде пробу кормовых
фосфатов массой 5 г помещают в стакан вместимостью 250 см
3
прибавляют 50 см3раствора соляной кислоты и кипятят в течение
3 - 5 мин. Раствор нейтрализуют раствором с массовой долей
3
гидроксида натрия 40 %, приливают 75 см
лей гидроксида натрия 5 %, вновь кипятят в течение
раствора с массовой до-
3 - 5 мин и
фильтруют через фильтр "синяя лента" на воронке Бюхнера под вакуумом.
Осадок промывают 100
- 150 см3горячей воды, вместе с
фильтром переносят в стакан, в котором проводилось осаждение.
Смывают остатки осадка с воронки 15 см
и 30 см
3
воды. Содержимое стакана кипятят в течение 3 - 5 мин при
3
раствора соляной кислоты
помешивании, а затем фильтруют через фильтр "белая лента" в
мерную колбу вместимостью 50 см
3
. Фильтр промывают горячей
водой. Фильтрат после охлаждения доливают водой до метки и перемешивают. Раствор используют для определения свинца.
Для построения градуировочного графика готовят серию
растворов сравнения: в пять стаканов вместимостью 250 см
3
каждый
вносят по 5 г фонового вещества и пипеткой с делениями вместимостью 10 см
3
вносят растворы, содержащие свинец (Б и В), в соот-
,
64
ветствии с таблицей. Далее анализ проводят через все операции по
6
100
10
выделению свинца.
15-20 см3полученного раствора после выделения свинца
поочередно вносят в полярографическую ячейку, туда же на
кончике шпателя вносят 0,1
дувают 3
- 4 мин азотом или аргоном и снимают полярограмму
- 0,2 г аскорбиновой кислоты, про-
нормальную или дифференциальную в области потенциалов от
минус 0,2 до минус 1 В. Определяют высоту волны полярограммы
свинца с потенциалом полуволны от минус 0,45 до минус 0,55 В
(или высоту пика от минус 0,52 до минус 0,60 В) относительно
хлорсеребряного или насыщенного каломельного электрода.
Одновременно проводят контрольный опыт в тех же условиях и с тем же количеством реактивов, но без раствора, содержащего свинец.
По полученным данным строят градуировочный график,
откладывая на оси абсцисс содержащиеся в растворах сравнения
массы свинца в микрограммах, на оси ординат
- соответствующие им
значения высот волн (пиков), за вычетом высоты волны (пика) контрольного раствора в миллилитрах.
Каждая точка градуировочного графика должна представлять
собой среднее арифметическое результатов двух параллельных измерений.
Для проведения анализа
1 5 - 2 0 см3раствора, содержащего
пробу, вносят в полярографическую ячейку и далее анализ продолжают так же
, как указано выше.
Массовую долю
свинца X, %, вычисляют по формуле
m
1
X
m
,
где m - масса навески анализируемой пробы, г; m1-масса свинца,
найденная по градуировочному графику, мкг.
65
За результат анализа принимают среднее арифметическое двух
параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми при доверительной вероятности Р = 0,95 не должны превышать: при массовой доле свинца от 0,001 до 0,005
0,005 до 0,01
- 0,003 %.
- 0,001 %; свыше
Вопросы для самоконтроля
1. На чем основан полярографический метод определения
содержания свинца?
2. Описать схему полярографической установки.
3. На чем основан количественный полярографический
анализ?
4. Какие методы количественного полярографического ана-
лиза существуют?
5. На чем основан качественный полярографический анализ?
Лабораторная работа № 14.
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Цель работы: освоить метод определения жирных кислот в
растительном масле.
Материалы, реактивы и оборудование: воронки; цилиндры;
мензурки; колбы; пробирки; водород технический; натрий металлический технический; оксид кальция; гексан; метанол или этанол;
азот; гелий; аргон; воздух; наполнители для колонок; баня водяная;
перегонный аппарат; весы лабораторные; секундомер; микрошприц
МШ
-10 вместимостью 10 мм3; устройство интегрирующее; линейка;
лупа измерительная; колонка газохроматографическая; хроматограф
газовый лабораторный с пламенно
-ионизационным детектором и
программированием температуры, термостатом на температуры не
ниже 200 °С, с испарителем на температуры не ниже 300 °С.
66
Краткие теоретические сведения
Метод основан на превращении триглицеридов жирных кислот в метиловые (этиловые) эфиры жирных кислот и газохроматографическом анализе последних.
Газовые хроматографы
– довольно сложные приборы.
Принцип работы заключается в том, что исследуемая проба в
жидком или газообразном состоянии подается автоматически или
вручную в дозатор
очищенного и осушенного газа
-испаритель, где испаряется и выносится струей
-носителя в разделительную хрома-
тографическую колонку. Проходя через колонку, смесь веществ
пробы вследствие различной адсорбции или растворимости в неподвижной фазе разделяется на составляющие ее компоненты. Разделенные компоненты в смеси с газом
-носителем проходят через
детектор, который реагирует на изменение состава смеси, и его
сигнал после усиления регистрируется на диаграммной ленте самописца. Наиболее важными узлами хроматографа являются дозатор
-испаритель, колонка и детектор.
Время удерживания (t) - это время от момента ввода пробы
до выхода максимума, а
за
-носителя, прошедшего за это время через колонку. При постоян-
ной температуре и скорости потока газа
объем удерживания (V) - объем га-
-носителя эти параметры
являются постоянными для каждого компонента смеси при разделении на данной жидкой фазе, т. е. при постоянстве условий эксперимента время (объем) удерживания является индивидуальной характеристикой системы
«вещество пробы - жидкая фаза». На практике очень трудно от опыта к опыту точно производить все условия
анализа, поэтому для идентификации чаще пользуются относи-
отн
тельным временем (или объемом) удерживания
отн
t
, (V
). За относительное время (объем) удерживания принимается отношение
времени (объема) удерживания известного вещества, принятого за
отн
стандарт;
отн
t
, (V
). Они не зависят от размеров колонки, скорости
67
потока газа-носителя, объема пробы, а только от температуры ко-
1 2 2 1
2( )( )
b b b b
100
,
i
S
i i i i i
x K S K S
i i
K S
лонки и природы жидкой фазы.
Хроматограмма смеси дает возможность определить не
только ее качественный состав, но и количественное соотношение
компонентов в смеси, а также концентрацию каждого из них. О
концентрации судят по высоте или чаще по площади пика. При этом
считается, что детектор имеет одинаковую чувствительность ко всем
компонентам смеси, хотя это не всегда оправдано. Для точных количественных оценок предварительно калибруют детектор по смесям точно известного состава. Определив потери для каждого компонента, рассчитывают поправочный коэффициент, который затем
применяют для расчетов концентраций в исследуемых смесях.
Площадь пика можно определить планиметром, весовым или
расчетным путем. У симметричных и примесных пиков площадь
равна произведению высоты на ширину, у частично перекрывающихся
- удвоенному произведению высоты на полуширину, у за-
шкаленных рассчитывается по формуле
(
b h b h
S
1 2 2 1
.
После того как будут найдены площади всех пиков, их суммируют и рассчитывают процентный состав смеси. Долю каждого
компонента определяют по формуле
а если проводилась калибровка детектора и определены поправочные коэффициенты, то по формуле
где х, - массовая доля i-гo компонента в смеси, мм; S - площадь пика
i-гo компонента, мм2;
поправочный коэффициент i-ro компонента.
Зная массу введенной пробы и долю каждого компонента в
смеси, рассчитывают концентрации компонентов.
68
x S
i i
n
1
j
n
1
i
n
j
,
1
100 /
- сумма площадей n пиков, мм2; К; -
Методика выполнения работы
Для приготовление абсолютного метанола в колбу вместимостью 500 см
1
помещают (30 ± l) г оксида кальция, добавляют 250 см
метанола и кипятят с обратным холодильником в течение 6 - 8 ч. Затем
метанол перегоняют в перегонном аппарате при температуре
64,7 °С.
Чтобы приготовить абсолютный этиловый спирт в колбу
вместимостью 500 см
ляют 250 см
3
этанола и кипятят с обратным холодильником в течение
3
помещают (30 ± 1) г оксида кальция, добав-
6 - 8 ч. Затем этиловый спирт перегоняют в перегонном аппарате при
температуре 78,3 °С.
Чтобы приготовить раствор метилата натрия в метаноле
(этилат натрия в этаноле) концентрацией 2 моль/дм
2,7 г метилата натрия (3,4
- этилата натрия) или 1,15 г металли-
3
, взвешивают
ческого натрия в стаканчик для взвешивания. Результат записывают в граммах до второго десятичного знака.
2
В мерную колбу вместимостью 25 см
наливают 10-12 см
абсолютного метанола (абсолютного этанола), в него высыпают навеску метилата натрия или бросают маленькими кусочками натрий.
После перемешивания (растворения) раствор охлаждают до комнатной температуры и доливают абсолютным метанолом (абсолютным этанолом) до метки. Хранят раствор в холодильнике.
Для приготовления метиловых (этиловых) эфиров кислот
пробу испытуемого масла хорошо перемешивают. В стеклянную
пробирку берут пипеткой 2
-3 капли масла, растворяют их в 1,9 см
гексана. В раствор вводят 0,1 см3раствора метилата натрия в мета-
3
ноле (этилат натрия в этаноле) концентрации 2 моль/дм
. После интенсивного перемешивания в течение 2 мин реакционную смесь отстаивают 5 мин и фильтруют через бумажный фильтр. Готовый
раствор хранят в холодильнике не более двух суток.
Подключение хроматографа к сети, подготовка и установка
колонок и вывод прибора на режим производятся согласно инструкциям по монтажу и наладке хроматографа.
3
3
3
69
На хроматографе устанавливают следующие условия анализа
масел, не содержащих низкомолекулярных кислот: температура
термостата колонок
температура печи детекторов
(азот, аргон, гелий)
- 180 – 190 °С; температура испарения – 250 °С;
- 200 °С; скорость потока газа-носителя
– 30 - 40 см3/мин; объем пробы - около 1 мм
раствора метиловых (этиловых) эфиров кислот в гексане.
Время выхода метилолеата не более 15 мин. Относительные
объемы удерживания метиловых (этиловых) эфиров жирных кислот
(Vτ
), определяющие порядок выхода их из хроматографической
отн
колонки, а также обозначения жирных кислот, входящих в состав
образующихся метиловых (этиловых) эфиров, жирных кислот, растительных масел, приведены в табл. 3.
Т а б л и ц а 3
Обозначение
жирной кислоты
C
14:0
C
15:0
C
16:0
C
16:1
С
17:0
C
17:1
С
18:0
C
18:1
C
18:2
C
18:3
С
20:0
С
20:1
С
20:2
С
22:0
С
22:1
С
22:2
С
24:0
С
24:1
Название жирной кислоты
Vτ
Тетрадекановая (миристиновая) 0,3
Пентадекановая 0,4
Гексадекановая (пальмитиновая) 0,5
Гексадеценовая (пальмитиноленовая) 0,6
Гептадекановая (маргариновая) 0,7
Гептадеценовая (маргаринолеиновая) 0,8
Октадекановая (стеариновая) 1,0
Октадеценовая (олеиновая) 1,1
Октадеценовая (линолевая) 1,3-1,4
Октадекатриеновая (линоленовая) 1,7-1,8
Эйкозановая (арахидоновая) 1,9
Эйкозеновая (гондоиновая) 2,1
Эйкозадиеновая 2,5-2,6
Докозановая(бегеновая) 3,6
Докозеновая (эруковая) 3,9
Докозадиеновая 4,8
Тетракозановая (лигноцериновая) 7,2
Тетракозеиновая (нервоновая) 7,7
отн
3
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]