5.3.4 Форма записи

Вариант	№ чашечки	Масса чашечки, г	Масса чашечки с навеской, г	Навеска, г	Масса чашечки с золой, г			Масса золы, г	Зола, %
					1	2	3

5.4 Мокрое озоление растительного материала и определение азота, фосфора и калия из одной навески

5.4.1 Принцип метода

Растительное вещество озоляют при температуре 338°С в серной кислоте с пероксидом водорода в присутствии селена в качестве катализаторов (или одного из катализаторов). При взаимодействии концентрированной Н₂SО₄ с органическими веществами происходит отщепление воды и обугливание с выделением углерода, а также гидролиз белков на пептиды и аминокислоты. Одновременно, взаимодействуя с растительным веществом при температуре кипения (338°С), серная кислота распадается:

2 Н₂SО₄ → 2SО₂ + 2Н₂О + О₂

Выделяющийся атомарный кислород окисляет углерод органических веществ до углекислоты, а водород - до воды:

С + О₂ → СО₂ ; 2Н₂ + О₂ → 2 Н₂О.

Аналогичным образом взаимодействует и пероксид водорода: в присутствии растительного материала распадается на воду и атомарный кислород:

Н₂О₂ → Н₂О + О, а последний окисляет органические соединения до воды и углекислоты:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ → 6Н₂О + 6СО₂

Кипящая Н₂SО₄, вступая в реакцию с безазотистыми органическими веществами, разрушает их до углекислоты и воды; происходит разложение и серной кислоты до сернистого газа и воды:

С₆Н₁₂О₆ + 12Н₂SО₄ → 6СО₂ + 18Н₂О + 12SО₂.

Выделяющаяся сера из серосодержащих белков окисляется до сернистого газа по схеме:

S + 2Н₂SО₄ → 3SО₂ + 2Н₂О.

Азотистые соединения (белки, аминокислоты и др.) при участии катализатора селена окисляются атомарным кислородом, выделяющимся при разложении серной кислоты и пероксида водорода до углекислоты, воды и аммиака, который связывается серной кислотой, находящейся в избытке, по схеме:

СН₃ – S – (СН₂)₂ – СН(NН₂) – СООН + 7 О₂ → 5СО₂ + SО₂ +4Н₂О + NН₃.

метионин

2NН₃ + Н₂SО₄ → (NН₄)₂SО₄ .

Выделяющиеся в процессе озоления растительного вещества сернистый и углекислый газ, вода улетучиваются.

Роль селена в процессе озоления заключается в повышении температуры кипения Н₂SО₄, усилении процессов гидролиза, распада и окисления органических соединений. Легко окисляясь кипящей Н₂SО₄, селен превращается в донора кислорода по схеме:

2 Н₂SО₄ + Sе → 2SО₂ + Н₂SеО₃ + Н₂О,

Н₂SеО₃ → SеО₂ + Н₂О,

SеО₂→ Sе + О₂.

Освободившийся металлический селен снова взаимодействует с серной кислотой, и процесс повторяется.

5.4.2 Ход анализа

1) На аналитических весах взять навеску растительного материала 0,2 г, перенести в термостойкую колбу на 100 мл и залить 10 мл концентрированной серной кислоты, перемешать круговыми движениями, чтобы смесь не попала на стенки колбы и подогреть на электроплитке под вытяжным шкафом. Равномерное озоление растительного материала начинается уже при комнатной температуре, поэтому залитые кислотой навески лучше оставить на ночь. После небольшого вспенивания жидкости нагревание прекращают. Необходимо следить за тем, чтобы стенки верхней половины колбы были чистыми от сжигаемого вещества. После охлаждения нагревание повторяют. Такие операции повторяют несколько раз до тех пор, пока бурное вспенивание не прекратится. В дальнейшем продолжают сжигать растительную массу в одной серной кислоте. В тот момент, когда стенки колбы очистятся от пены и будут чистыми (содержимое колбы имеет темный цвет), колбу снимают с плитки и охлаждают.

2) После охлаждения в колбу (или в колбы оставленные на ночь) прилить 1-2 мл 30%-ного раствора перекиси водорода (H₂O₂) и опустить несколько крупинок селена, вновь нагреть на электроплитке. Раствор начинает светлеть, но такого количества H₂O₂ не хватает, поэтому после охлаждения снова добавить 0,5 мл H₂O₂ и нагревать. Этот прием повторяют до тех пор, пока окраска раствора не станет светлой, H₂O₂ приливают уже по каплям (5 – 8). Продолжительность процесса озоления 2,5 – 5 ч.

Озоление заканчивают, когда раствор в колбе приобретает совершенную прозрачность, исчезает желто-зеленый оттенок и появляются белые пары оксида серы над кипящим раствором золы. Появление белых паров как признака полного разложения пероксида водорода обязательно, так как неразложившийся пероксид водорода мешает при определении фосфора.

Параллельно проводят контрольное озоление реактивов (без растительного материала), для этого в колбу приливают 10 мл серной кислоты, добавляют 1-2 мл пероксида водорода и озоляют так же, как и испытуемое вещество. Результаты определения азота, фосфора и калия в контрольной пробе вычитают из содержания элементов питания в анализируемом растительном веществе. Таким образом, исключается искажения содержания элементов питания в растениях из-за возможного загрязнения применяемых реактивов при озолении.

3) После завершения озоления и охлаждения колб в них прилить 5-10 мл дистиллированной воды и перемешать, содержимое колбы при этом разогревается. После охлаждения раствор из колбы перенести при многократном споласкивании небольшими порциями дистиллированной воды в мерные колбы вместимостью 200 мл. После охлаждения мерных колб и доведения раствора до метки, содержимое колбы тщательно перемешать. Это исходный раствор (колба № 1) для определения азота, фосфора и калия.