1 指示劑法測定總酸度的不足
“食醋中總酸度的測定”實驗是醫學院校食品質量與安全、食品衛生與營養、臨床藥學、預防醫學、藥物制劑和藥學等多個專業學生必修的分析化學實驗項目。多年來筆者所在院校的師生采用指示劑法進行此實驗。該方法將 0.1000 mol/LNaOH 標準溶液作滴定劑;將 1%酚酞作測定指示劑;將有色食醋樣品作被測物。測定時,將 NaOH 標準溶液通過堿式滴定管滴到加有 2 滴酚酞指示劑的 20.00 mL 食醋溶液中,直至溶液呈淡紅色 30 s 內不褪色,即達到滴定終點.由于食醋自身所含色素的干擾,加上人眼對溶液顏色的觀察存在誤差,致使達到滴定終點時的淡紅色很難得到正確判斷,從而導致總酸度的測定結果產生較大誤差。
2 改進后的測定方法--電位滴定法
由于指示劑法測定食醋總酸度存在滴定終點顏色難判斷的缺點,為了減小誤差,有必要對原測定方法進行改進。經實驗教學團隊成員集體備課討論與課下改進研究,筆者尋找出解決以上不足的新測定方法--電位滴定法。
2.1 測定原理
電位滴定法是在滴定過程中通過測量電位變化以確定滴定終點的方法。使用不同的指示電極時,電位滴定法可以進行酸堿滴定、氧化還原滴定、配合滴定和沉淀滴定。本實驗屬于酸堿滴定范疇,分別采用 pH 玻璃電極作指示電極,飽和甘汞電極作參比電極。進行電位滴定時,被測溶液中插入參比電極和指示電極組成工作電池,用酸度計測量該電池的電動勢,隨著滴定劑的加入,被測物與滴定劑發生反應,被測離子濃度不斷變化,指示電極的電位也相應地改變,在等當點附近發生電位突躍,由加入的滴定劑體積 V 和測得的電池電動勢 E,可繪制 E - V 或ΔE/ΔV - 曲線,由曲線確定滴定的終點,被測成分的含量可通過達到終點時所消耗滴定劑的量來求算。
2.2 所需物品
2.2.1 儀器
pHS-3CW 微機型酸度計 1 臺、HJ-1 型磁力攪拌器 1 臺、磁子 1 個、100 ml 燒杯 1 個、50 ml 燒杯 2 個、25 ml 堿式滴定管 1 支、20 ml 移液管 1 支、10 ml 吸量管 1 支、 洗耳球1 個、100 ml 容量瓶 1 個、膠頭滴管 1 個、100 ml 量筒 1 個
2.2.2 試劑
0.1000 mol/L NaOH 標準溶液、食醋試樣、飽和 KCl、pH = 4.00 和 pH = 6.86 的標準緩沖液
2.2.3 一次性消耗品
濾紙條、坐標紙、標簽紙
2.3 實驗步驟
2.3.1 稀釋食醋試樣
移取食醋試樣 10.00 ml 于 100 ml 容量瓶中,加蒸餾水定容至刻度線,搖勻備用。
2.3.2 校準酸度計
酸度計長期未用、更新電極或第一次使用時,在測量前,必須對其進行校準。針對本實驗,酸度計的具體校準方法如下:
(1)接通電源,按 ON 鍵開機。
(2)按 ℃ 鍵,設定溫度數值。
(3)按 CAL 鍵,屏幕顯示 “CAL7 - 4”.如出現 “CAL7 - 9”,按 < 鍵轉換。
(4)用蒸餾水將電極洗凈,用濾紙吸干電極上的水珠。將電極插入 pH=6.86 的標準緩沖溶液中。
(5)按 CAL 鍵,等待 15 秒左右,屏幕出現設定溫度值下的 pH.按 CAL 鍵,確認數值。(注意按 CAL 鍵時電極不能從校準溶液中取出。)儀器將提示下一個需要使用的溶液。
(6)將電極在蒸餾水中洗凈,用濾紙吸干電極上的水珠,將電極插入 pH=4.00 的標準緩沖溶液中。
說明:當電極從 pH=6.86 的標準緩沖溶液中取出并在蒸餾水中清洗時,儀器由于識別不到 pH=4.00 的標準緩沖溶液,將出現出錯報警。這不是故障,只要將電極置入 pH=4.00 的溶液中儀器即恢復正常。
(7)等待 15 秒左右,屏幕出現設定溫度值下的 pH.按 CAL 鍵,儀器自動顯示電極斜率并進入 pH 測量狀態,校準完畢。
2.3.3 電位滴定法測定食醋總酸度
(1)安裝儀器,組建工作電池
將 100ml 燒杯放在磁力攪拌器的磁盤上,向杯中加入 20.00 ml 食醋試樣的稀釋液、60 ml蒸餾水和攪拌磁子,將酸度計的電極洗凈吸干水后,插入杯內的溶液中,按酸度計的 mV 鍵,轉入 mV 測量狀態。
(2)確定突躍范圍
開啟磁力攪拌器,待電動勢穩定后記錄 E 值,用 0.1000 mol/L NaOH 標準溶液滴定杯內的食醋溶液,每加入 1.00 ml NaOH 標準溶液,記錄對應的電動勢 E 一次,直至 NaOH標準溶液消耗 25 ml 左右停止電位滴定。初步確定電動勢 E 的突躍范圍。
(3)確定電位滴定終點
重復步驟 2.3.3.2,在突躍范圍內,改成每加入 0.1000 mol/L NaOH 標準溶液 0.10 ml,記錄對應的 E 值一次。突躍后,恢復每加 NaOH 標準溶液 1.00 ml,記錄一次對應的 E 值。利用測得的實驗數據,繪制Δ E/Δ V - 曲線,找出滴定終點對應的 NaOH 標準溶液的消耗體積。
2.4 數據處理
食醋中的總酸度用醋酸表示,按下式計算其質量濃度(g/L):【1】
3 注意事項
3.1 規范使用堿式滴定管,滴定前要趕凈氣泡,滴定時不可產生氣泡。
3.2 為防止 CO2干擾測定,稀釋食醋試樣的蒸餾水應經過煮沸。
3.3 注意突躍前后及突躍時所滴加的 NaOH 標準溶液的體積。
3.4 酸度計電極下端的玻璃泡極薄,不可觸碰硬物,一旦破裂,會完全失效,用時應小心。
3.5 必須按實際滴入的 NaOH 標準溶液的體積記錄對應的 mV 值。
4 結論
利用電位滴定法對“食醋中總酸度的測定”實驗進行了改進研究,解決了用指示劑法測定有色食醋溶液滴定終點顏色難判斷的問題,提高了滴定終點的靈敏度和測定結果的準確性。
參考文獻
[1] 董順福,韓麗琴,趙文秀,等。醫藥學大學化學實驗[M].長春:吉林科學技術出版社, 2009:159-160.
[2] 楊曉萍,丁潤梅。食醋(普通)中總酸含量測定方法的改進[J].石油化工應用,2007,26(3):68-69.