Поняття про стандартні розчини. Титр

Стандартний розчин (титрований або робочий) - розчин речовини, яка вступає в реакцію з досліджуваною речовиною, що має точно відому концентрацію. Всі стандартні розчини титриметричного аналізу ділять на 2 типа: приготовані і встановлені.

Приготованим стандартним розчином називають такий розчин, точна концентрація якого досягається в результаті його приготування: точну наважку розчиняють в мірній колбі. Титр такого розчину дорівнює масі наважки, поділеній на об’єм колби, в якій приготований розчин.

Вимоги до речовин, з яких виготовляють стандартні розчини:

- повинні мати точний хімічний склад, який виражається точною формулою

- склад речовини не повинен змінюватися під час приготування розчину

Встановлені стандартні розчини готують таким чином: спочатку готують розчин приблизної концентрації, а потім встановлюють його точну концентрацію шляхом титрування. Речовину, за якою встановлюють титр стандартного розчину, називають вихідною речовиною. Речовину, з якої приготований стандартний розчин, називається робочою речовиною.

Титром за робочою речовиною називають число грамів робочої речовини, яка міститься в 1 см³ його розчину. Наприклад ТH₂SO₄ = 0,004912 г/см³ означає, що в 1 см³ цього розчину міститься 0,004912 г чистої H₂SO₄.

Титром за певною речовиною називають масу речовини, що визначається, в грамах, від титровану 1см3 робочого розчину. Наприклад, якщо Т H₂SO₄/NaOH = 0,004006 г/см3, це означає, що 1 см3 робочого розчину H₂SO₄, відтитровує 0,004006 г NaOH.

Титрування та його види. Процес додавання одного розчину до іншого до досягнення точки еквівалентності з метою визначення концентрації одного з них називається титруванням.

Розрізняють пряме і зворотне титрування. При прямому титруванні досліджуваний розчин безпосередньо титрують стандартним розчином. Зворотне титрування застосовують тоді, коли досліджувана речовина не реагує зі стандартним розчином або реагує повільно. В цьому випадку до розчину приливають надлишок третього компонента і відтитровують стандартним розчином.

Момент закінчення реакції, коли реагуючі речовини повністю прореагують називаються точкою еквівалентності.

Метод нейтралізації. Методом нейтралізації називається метод титриметричного аналізу, який ґрунтується на використанні реакції взаємодії йонів гідрогену і гідроксогрупи.

По мірі приливання до кислоти розчину лугу ступінь кислотності титрованого розчину змінюється, і реакція середовища переходить з кислої в нейтральну, а потім в лужну. Тобто, рН титрованого розчину залежить від об’єму прилитого розчину лугу і його концентрації. Цю залежність зручно виражати графічно, відкладаючи по одній осі ординат значення рН, а по осі абсцис - об’єми лугу.

Крива, яка виражає зміну значення рН титрованого розчину в залежності від об’єму прилитого робочого розчину називається кривою титрування.

Горизонтальну лінію, яка проходить через точку, що відповідає рН=7, називають лінією нейтральності, а вертикальну, яка проходить через точку еквівалентності, - лінією еквівалентності.

Форма кривої титрування буде визначатися характером взаємодії титрує мого і робочого розчину, тобто силою кислоти і лугу.

Момент закінчення титрування встановлюють за зміною кольору кислотно-основного індикатора. Індикатор слід вибирати у відповідності з кривою титрування таким чином, щоб стрибок титрування відповідав інтервалу переходу індикатора в точці еквівалентності.

Точку еквівалентності можна також встановлювати за допомогою спеціальних приладів, наприклад рН-метрів в методах нейтралізації, потенціометрів при оксидиметрії.

Оксидиметрія. Оксидиметрія ґрунтується на використанні окисно-відновних реакцій.

Робочими розчинами в оксидиметрії є розчини окисників і відновників. Кількісною характеристикою інтенсивності окисно-відновного процесу є різниця окисно-відновних потенціалів реагуючих між собою систем.

Під час титрування окисно-відновний потенціал системи буде змінюватися, доки не буде досягнута точка еквівалентності. Для визначення кінцевої точки титрування в оксидиметрії застосовують окисно-відновні індикатори, або індикатором може слугувати сам реактив.

Окисно-відновний індикатор повинен бути підібраний таким чином, щоб окиснення індикатора, яке супроводжується зміною кольору, відбувалося лише після того, як буде окиснено досліджувану речовину.

А) перманганатометрія - метод, в якому головним робочим розчином є розчин перманганата калію.

Б) Йодометрія - оксиди метричний метод аналізу, в якому в якості окисника використовується йод.

Розрахунки в титриметричному аналізі. Обчислення концентрації досліджуваної речовини здійснюється у відповідності до закону еквівалентів:

V₁N₁=V₂N₂.

Визначення масової частки цукрів методом Бертрана. Сутність методу, хімічні реакції. Стандартним методом визначення вмісту цукрів є Перманганатна метод Бертрана (ГОСТ 5672-68). Сутність цього методу полягає в здатності редукуючих цукрів при кип'ятінні відновлювати сірчанокислу мідь (CuSO₄) в нерозчинну закис міді, осад якої потім розчиняється в розчині сірчанокислого окисного заліза або в розчині залізо амонійних квасцов.

Еквівалентну кількість сірчанокислого окисного заліза відновлюється закисом міді в закисное, яке окислюється розчином марганцевокислого калію і визначається шляхом тетрірованія. За кількістю витраченого розчину марганцевокислого калію робиться висновок про кількість міді, а за кількістю міді обчислюється кількість цукру.

Для проведення аналізу наважку напівфабрикату потрібно взяти з таким розрахунком, щоб концентрація редукуючих цукрів в розчині складала 0,5%.

Для проведення аналізу 20 см 3 приготовленого розчину піпеткою переносять в конічну колбу об'ємом 100 см³. До досліджуваного розчину додають мірним циліндром 20 см³ розчину сірчано-кислої міді (CuSO₄) - Феллінга 1.І лужного розчину сегнетової солі (Феллінга 2).

Суміш обережно перемішують, доводять до кипіння і кип'ятять рівно 3 хвилини. Після кип'ятіння колбу ставлять в похилому положенні в фарфорову чашку і дають осадку закису міді відстоятися протягом 1 - 2 хвилин. Рідина над осадом повинна бути синьою. Знебарвлення рідини вказує на надмірну кількість цукру в розчині. Відсутність осаду закису міді свідчить про недостатність цукру в розчині.

Рідина над осадом декантирують через скляний фільтр, вставлений в колбу Бунзена, уникаючи попадання осаду на фільтр. Колбу через запобіжну склянку з'єднують з водоструминним насосом, щоб фільтрування проходило весь час при відсмоктуванні. Для запобігання утворення окису міді осад повинен бути покритий рідиною. Осад у колбі і на фільтрі кілька разів промивають гарячою дистильованою водою до нейтральної реакції середовища (по лакмусу). Після промивання скляний фільтр переносять в чисту колбу будз. Осад закису міді розчиняють, додавши в конічну колбу 20 см 3 жезоаммонійних квасцов. Після розчинення осаду конічну колбу промивають кілька разів гарячою дистильованою водою, потім знімають скляний фільтр, від'єднують колбу будз від водоструминного насоса і титрують міститься в ній фільтрат перманганатом калію (KMnO₄) до появи слабо-рожевого забарвлення, не зникає протягом однієї хвилини.

1. CuSO₄ + 2NaOH = CuOH₂ + Na₂SO₄

Гідроксид гідроксид Сульфат натрію

натрію міді (сірчанокислий натрій)

O-CH-CO

HO-CH-C-OONa ONa

Визначення масової частки жирів в харчових продуктах методом вичерпної екстракції. Принцип методу заснований на визначенні масової частки ліпідів в аналізованому матеріалі за масою їх речовин, екстрагованих діетиловим або петролейним ефіром.

Реактиви і матеріали: діетиловий або петролейний ефір; вата гігроскопічна; папір фільтрувальний; хлорид кальцію.

Прилади, хімічний посуд: терези лабораторні 2-го класу, насадки типа НЕТ для екстрагування лабораторнi склянi номінальною місткістю 250 мл, сушильна електрична шафа з терморегулятором, ексикатор діаметром 190 або 250 мл, водяна баня з виносним обігрівом, лабораторний млин, стаканчики для зважування скляні з кришками діаметром 30 або 40 мм, шпателі, пінцети, дерев'яна циліндрова болванка діаметром 25 мм і завдовжки 150 мм, фарфорові чашки місткістю 100 або 250 мл.

Порядок виконання роботи. Вода, що міститься в тканинах матеріалу, заважає дифузії жиру з продукту в розчинник, тому зразок продукту необхідно підсушити

або зневоднити. Вміст вологи підсушеного зразку повинен бути приблизно 3 - 3,5%. Потім підсушену пробу продукту подрібнюють в ступці вручну або за допомогою електричного млина. Першу порцію продукту, подрібненого в млині, відкидають, оскільки олiя, що виділилась при подрібненні витрачається на заоліювання робочих органів млина. Всі подальші порції подрібненого продукту поміщають в стакан місткістю 250 мл і ретельно перемішують шпателем.

Патрони для насадок екстракторів Сокслета готують з листа фільтрувального паперу розміром 110x500 мм, знежиреного діетиловим або петролейним ефіром, таким чином: на дерев'яну циліндрову болванку намотують фільтрувальний папір так, щоб з одного боку болванки край паперу виступав на 2 - 2,5 см. Цю частину паперу загинають, намотуючи її на болванку пінцетом, потім патрон придавлюють з 10торця об плоску поверхню і знімають з болванки. В патрон кладуть два шматочкизнежиреної вати (на дно патрона та зверху) і зважують на терезах 2-го класу із записом результатів до четвертого десяткового знака.

З перемішаної маси подрібненого продукту беруть наважку 5 - 10 г в два заздалегідь підготовлених для екстракції патрони, зверху кладуть другий шматочок вати та загинають верхні краї патронів всередину. Зважування патронів з наважкою продукту проводять на терезах 2-го класу із записом результатів до четвертого десяткового знака.

Висота патрона з наважкою насіння повинна бути такою, щоб верхній край сифона екстрактора Сокслета був на 1 см вище за патрон.

Патрони з наважкою продукту кладуть в екстрактор. До екстрактора

приєднують знежирену колбу, заздалегідь висушену до постійної маси при температурі 102 - 105°С. Наливають в екстрактор розчинник так, щоб патрон в ньому був повністю покритий шаром ефіру. В колбу наливають ефір на 1/3 її об'єму.

Апарат Сокслета складається з трьох частин: екстрактора, приймальної колби і зворотного холодильника. Всі частини апарату щільно приєднані один до одного за допомогою шліфів. Основна деталь насадки - екстрактор - є циліндровою ємністю, забезпеченою двома бічними трубками. Більш широка трубка служить для відведення пари розчинника (ефіру) в холодильник, більш тонка - є сифоном, що відводить розчин лiпiдiв в приймальну колбу.

Після з'єднання всіх частин апарату подають холодну воду в холодильник і підігрівають колбу, використовуючи водяну баню або інші пристрої, які виключають спалахування розчинника. Слідкують за рівномірністю кипіння в колбі.

Пари киплячого ефіру проходять по трубці в холодильник, конденсуються, і ефір по краплях стікає до патронів з продуктом, що екстрагується. Екстрактор поступово наповнюється рідким ефіром, ліпіди вилучаються з проби продукту. Як тількирівень ефіру в екстракторі підніметься дещо вище верхнього коліна сифонної трубки, він зливається через сифон в колбу. Там, нагріваючись, ефір перетворюється на пари, які знову підіймаються в холодильник і, конденсуючись, стікають в екстрактор. Ліпіди збираються в колбі. Початком екстракції вважається той момент, коли розчинник з насадки екстрактора зіллється в приймальну колбу другий раз.

Після цього екстракцію ведуть безперервно. Якщо неможливо організувати цілодобову роботу лабораторії, то екстракцію переривають, вимикаючи обігрів водяної бані, а патрони в екстракторах повинні залишатися в шарі розчинника.

По закінченні приблизно половини часу екстрагування патрони в екстракторі перевертають. Розчинник через екстрактор повинен сифонувати не менше 7-8 разів на годину.

Про кінець екстрагування можна судити по відсутності жирної плями на фільтрувальному папері або скляній пластинці при випаровуванні нанесеної на них краплі розчинника, що стікає з екстрактора.

Повноту екстракції можна також перевірити, поміщаючи краплю розчинника з екстрактора на шорстку сторону шліфованої частини шийки колби. Якщо після висихання краплі на шліфі не залишається слідів олії, то екстракція вважається закінченою.

Після закінчення екстрагування припиняють нагрівати колбу, дають їй охолонути, вимикають воду і прибирають холодильник. Потім, нахиливши екстрактор, зливають в приймальну колбу через сифонну трубку ефір, що залишився в ньому, і відділяють колбу від екстрактора.

Для вiдгонки ефіру колбу з розчином жиру приєднують до апарату для

вiдгонки. Колба з розчином сполучена з прямим холодильником, форш -тоссопущений в приймач для розчинника вільно, без пробки. Остаточне видалення ефіру і висушування ліпідів проводять в електричній сушильній шафі з терморегулятором при температурі 102 - 105°С до постійної маси.

Перше зважування проводять через 1,5 год, подальші - через 30 хв. Колби з ліпідами після їх охолодження в ексикаторi протягом 45-60 хв. зважують. При зважуванні колб до і після висушування використовують один і той же набір наважок (гирь). Якщо при черговому зважуванні маса колби з ліпідамизбільшується, що можливе в результаті окиснення жиру, то за постійну масу приймають як найменшу.

Одночасно визначають вміст вологи в продукті методом висушування до постійної маси при температурі 102 - 105°С. Для цього в заздалегідь висушені в тих же умовах металеві або скляні стаканчики беруть з подрібненої маси продукту дві наважки масою приблизно 5г. Перше зважування проводять через 1 год., подальші - через 30хв. Перед зважуванням стаканчики з наважками охолоджують в ексикаторi. Всі зважування - патронів з наважкою продукту, колб з ліпідами, стаканчиків при визначенні вологи - проводять на терезах 2-го класу із записом результатів до четвертого десяткового знака.

Опрацювання результатів. Масову частку жиру (%) до маси продукту

розраховують за формулою:

М = 100 ((m − m₁)/m₂) (1)

де m - маса колби з ліпідами, г;

m1 - маса порожньої колби, г;

m2 - маса наважки подрібненого продукту, г.

При визначенні вмісту жиру за масою знежиреного залишку (метод С.В. Рушковського) масову частку жиру (%) до маси продукту розраховують наступним чином:

М = 100 ((m − m₁)/m₂)

де m – маса патрону з наважкою продукту до екстракції, г;

m1 – маса патрону з наважкою продукту після екстракції, г;

m2 – маса наважки подрібненого продукту (різниця між масою патрону з наважкою до екстракції та порожнього патрону з двома шматочками вати),г.

Масову частку жирів в продукті на масу сухої речовини Мс, %, розраховують по формулі:

Мс = М·100/(100 − W) (2)

де М – масова частка олії в подрібненому і підсушеному насінні %;

W – вмiст вологи в подрібненому після підсушування насінні %.

За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних визначень масової частки жиру окремих проб продукту. Обчислення проводять до другого десяткового знака, результат записують з точністю до першого десяткового знака. Розбіжності між паралельними визначеннями не повинні перевищувати 0,5%.

Визначення рН соку і титрованої кислотності за допомогою рН-метра. Всі технологічні процеси харчових виробництв проводяться за певної реакції середовища. Для її кількісної характеристики використовують поняття загальної та активної кислотності чи лужності.

Загальна кислотність називається ще титрованою і є концентрацією кислоти у відсотках від маси продукту, г-екв чи г-молях у літрі продукту. Її визначають титруванням з індикатором або електрометричним титруванням.

Активна кислотність або лужність є лише часткою загальної кислотності або лужності, визначається концентрацією іонів Н⁺ чи ОН^- і характеризується величиною рН.