实验八茶叶中微量元素的鉴定与定量测定

实验八茶叶中微量元素的鉴定与定量测定（1216学时）一、 一、 实验目的1. 1. 了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素法。2. 2. 学会选择合适的化学分析方法。3. 3. 掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方和原理。4. 4. 掌握分光光度法测茶叶中微量铁的方法。5. 5. 提高综合运用知识的能力。二、 二、 实验原理茶叶属植物类，为有机体，主要由C，H，N和O等元素组成，其中含有Fe，Al，Ca，Mg等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定Fe，Al，Ca，Mg等元素，并对Fe，Ca，Mg进行定量测定。茶叶需先进行“干灰化”。“干灰化”即试样在空气中置于敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。铁铝混合液中Fe3+离子对Al3+离子的鉴定有干扰。利用Al3+离子的两性，加入过量的碱，使Al3+转化为离子留在溶液中，Fe3+则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。钙镁混合液中，Ca2+离子和Mg2+的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下： 根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出Fe，Al，Ca，Mg 4个元素。钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。在pH=10的条件下，以铬黑T为指示剂，EDTA为标准溶液。直接滴定可测得Ca，Mg总量。若欲测Ca，Mg各自的含量，可在pH12.5时，使Mg2+离子生成氢氧化物沉淀，以钙指示剂、EDTA标准溶液滴定Ca2+离子，然后用差减法即得Mg2+离子的含量。Fe3+, Al3+离子的存在会干扰Ca2+，Mg2+离子的测定，分析时，可用三乙醇胺 掩蔽Fe3+与Al3+。茶叶中铁含量较低，可用分光光度法测定。在pH=29的条件下，Fe2+与邻菲啰啉能生成稳定的橙红色的配合物，反应式如下： 该配合物的，摩尔吸收系数。在显色前，用盐酸羟胺把Fe3+还原成Fe2+，其反应式如下： 显色时，溶液的酸度过高（pH2），反应进行较慢；若酸度太低，则Fe2+离子水解，影响显色。三、 三、 试剂与仪器试剂 1%铬黑T， 6molL-1HCl， 2 molL-1HAc， 6 molL-1NaOH， 0.25 molL-1 ， 0.01 molL-1（自配并标定）EDTA， 饱和KSCN溶液， 0.010mgL-1Fe标准溶液， 铝试剂 ， 镁试剂， 25%三乙醇胺水溶液， 氨性缓冲溶液（pH=10）， HAcNaAc缓冲溶液（pH=4.6）， 0.1%邻菲啰啉水溶液， 1%盐酸羟胺水溶液。仪器 煤气灯，研钵，蒸发皿，称量瓶，托盘天平，分析天平，中速定量滤纸，长颈漏斗，250mL容量瓶，50mL容量瓶，250mL锥形瓶，50mL酸式滴定管，3cm比色皿，5mL、10mL吸量管，722型分光光度计。四、 四、 实验方法1. 1. 茶叶的灰化和试验的制备取在100105下烘干的茶叶78g于研钵中捣成细末，转移至称量瓶中，称出称量瓶和茶叶的质量和，然后将茶叶末全部倒入蒸发皿中，再称空称量瓶的质量，差减得蒸发皿中的茶叶的准确质量。将盛有茶叶末的蒸发皿加热使茶叶灰化（在通风厨中进行），然后升高温度，使其完全灰化，冷却后，加6 molL-1HCl 10mL于蒸发皿中，搅拌溶解（可能有少量不溶物）将溶液完全转移至150mL烧杯中，加水20mL，再加6 molL-1NH3H2O适量控制溶液pH为67，使产生沉淀。并置于沸水浴加热30min，过滤，然后洗涤烧杯和滤纸。滤液直接用250mL容量瓶盛接，并稀释至刻度，摇匀，贴上标签，标明为Ca2+,Mg2+离子试液（1），待测。另取250mL容量瓶一只于长颈漏斗之下，用6 molL-1HCl 10mL重新溶解滤纸上的沉淀，并少量多次地洗涤滤纸。完毕后，稀释容量瓶中滤液至刻度线，摇匀，贴上标签，标明为Fe3+离子试验（2），待测。2. 2. Fe，Al，Ca，Mg元素的鉴定从1试液的容量瓶中倒出试液1mL于一洁净的试管中，然后从试管中取液2滴于点滴板上，加镁试剂1滴，再加6 molL-1NaOH碱化，观察现象，作出判断。从上述试管中再取试液23滴 于另一试管中，加入12滴2 molL-1HAc酸化，再加2滴0.25 molL-1，观察实验现象，作出判断。从2试液的容量瓶中倒出试液1mL于一洁净试管中，然后从试管中取试液2滴于点滴板上，加饱和KSCN 1滴，根据实验现象，作出判断。在上述试管剩余的试液中，加6 molL-1NaOH直至白色沉淀溶解为止，离心分离，取上层清液于另一试管中，加6 molL-1HAc酸化，加铝试剂34滴，放置片刻后，加6 molL-1NH3H2O碱化，在水浴中加热，观察实验现象，作出判断。3. 3. 茶叶中，Ca，Mg总量的测定从1容量瓶中准确吸取试液25mL置于250mL锥形瓶中，加入三乙醇胺5mL，再加入缓冲溶液10mL，摇匀，最后加入铬黑T指示剂少许，用0.01 molL-1EDTA标准溶液滴定至溶液由红紫色恰变纯蓝色，即达终点，根据EDTA的消耗量，计算茶叶中Ca，Mg的总量。并以MgO的质量分数表示。4. 4. 茶叶中Fe含量的测量（1）邻菲啰啉亚铁吸收曲线的绘制 用吸量管吸取铁标准溶液0，2.0，4.0mL分别注入50mL容量瓶中，各加入5mL盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入5mL HAcNaAc缓冲溶液和5mL邻菲啰啉溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置10min，用3cm的比色皿，以试剂空白溶液为参比溶液，在722型分光光度计中，从波长420600nm间分别测定其光密度，以波长为横坐标，光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的吸收曲线，并确定最大吸收峰的波长，以此为测量波长。（2）标准曲线的绘制 用吸量管分别吸取铁的标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL于7只50mL容量瓶中，依次分别加入5.0mL盐酸羟胺，5.0mLHAcNaAc缓冲溶液，5.0mL邻菲啰啉，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min。用3cm的比色皿，以空白溶液为参比溶液，用分光光度计分别测其光密度。以50mL溶液中铁含量为横坐标，相应的光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的标准曲线。（3）茶叶中Fe含量的测定 用吸量管从2容量瓶中吸取试液2.5mL于50mL容量瓶中，依次加入5.0mL盐酸羟胺，5.0mLHAcNaAc缓冲溶液，5.0mL邻菲啰啉，用水稀释至刻度，摇匀，放置10min。以空白溶液为参比溶液，在同一波长处测其光密度，并从标准曲线上求出50mL容量瓶中Fe的含量，并换算出茶叶中Fe的含量，以Fe2O3质量数表示之。五、注意事项1. 茶叶尽量捣碎，利于灰化。2. 灰化应彻底，若算溶后发现有未灰化物，应定量过滤，将未灰化的重新灰化。3. 茶叶灰化后，酸溶解速度较慢时可小火略加热，定量转移要安全。4. 测Fe时，使用的吸量管较多，应插在所吸的溶液中，以免搞错。5. 1250mL容量瓶试液用于分析Ca，Mg元素，2250mL容量瓶用于分析Fe，Al元素，不要混淆。六、思考题1. 预习思考（1）应如何选择灰化的温度？（2）鉴定Ca2+时，Mg2+为什么股干扰？（3）测定钙镁含量是加入三乙醇胺的作用是什么？（4）邻菲啰啉分光光度法测铁的作用原理如何？用该法测得的铁含量是否为茶叶中亚铁含量？为什么？（5）如何确定邻菲啰啉显色剂的用量？2. 进一步思考（1）欲测该茶叶中Al含量，应如何设计方案？（2）试讨论，为什么pH=67时，能将Fe3+，Al3+离子与Ca2+，Mg2+离子分离完全。（3）通过本实验，你对分析问题和解决问题方面有何收获？请谈谈体会。七、附录实验报告样式：1、 1、 实验目的2、 2、 实验原理3、 3、 实验仪器与试剂4、 4、 实验步骤5、 5、 实验过程记录称量记录格式：直接法：称量方法物质1 重（质量g）物质2 重（质量g）物质3重（质量g）物质4 重（质量g）直接法减量法 称量方法物质1 重（质量g）物质2 重（质量g）物质3重（质量g）物质4 重（质量g）减量法W1=W2=试剂1重W2=W3=试剂2重W3=W4=试剂3重W4=W5=试剂4重滴定记录格式：被滴定试液试液1 ml试液2 ml试液3 ml 试液4 ml滴定剂初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=试液浓度 mol/L mol/L mol/L mol/L6、 6、 计算公式：7、 7、 结果：8、 8、 讨论（针对实验中的问题和思考题进行讨论）分光光度法快速测定硅酸盐中镁的含量 作者： 单位: 2007-9-13关键字:MO-测定 摘要:目前水泥厂硅酸盐试样中镁的测定常采用EDTA滴定法,即在pH=10时用EDTA滴定钙、镁的合量,在PH12时用EDTA滴定钙离子,然后用差减法求出镁的含量。该方法准确度低,操作麻烦。利用光度法测定镁时由于钙、镁性质相似,硅酸盐试样中大量存在的钙严重干扰镁的测定,应用受到限制。本文研究了新显色剂二溴硝基偶氮砷与Mg的反应条件,建立了光度法测定Mg2+的一个新的方法,对硅酸盐试样中大量存在的钙的干扰采用加入EGTA来进行掩蔽。通过实验证明掩蔽剂EGTA用量范围宽,对测定体系没有影响。该方法操作简便,准确度高,选择性好,可用于硅酸盐试样中镁含量的快速测定。1实验部分1.1主要仪器与试剂721型分光光度计;镁标准溶液:浓度20g/ml;二溴硝基偶氮砷溶液:浓度0.4g/L;EGTA溶液:浓度0.2g/L;NH3H2O-NH4缓冲溶液(pH=10)。1.2实验方法取标准溶液于25ml比色管中,依次加入0.4g/L的二溴硝基偶氮砷溶液3.0ml,NH3H2O-NH4缓冲溶液(pH=10)溶液5.0ml,用水定容,摇匀。在721型分光光度计上,570nm波长处,以试剂空白作参比,用1cm比色皿测定溶液的吸光度。2结果与讨论2.1吸收曲线取一定量的Mg2+标准溶液于25ml比色管中,按实验方法操作,在不同波长处测定溶液的吸光度,绘制吸收曲线见图1。实验结果表明,试剂的最大吸收峰在500nm处,络合物的最大吸收峰在570nm处,对比度本文选择570nm为测定波长。2.2酸度及缓冲溶液用量的影响实验结果表明,当溶液的pH为9.711.0时吸光度高且稳定(见图2),故本文选择在pH=10的NH3H2O-NH4缓冲溶液进行显色测定,其适宜用量为0.57.0ml,故本文选择NH3H2O-NH4缓冲溶液(pH=10)的用量为5.0ml。2.3显色剂用量的影响实验结果表明,0.4g/L的二溴硝基偶氮砷溶液的用量为2.58.0ml时,灵敏度较高,且结果稳定。故本文选择的二溴硝基偶氮砷溶液3.0ml。 显色时间及络合物的稳定性在本实验条件下,络合物立即形成,该络合物溶液室温下放置可稳定24h以上。 2.5线性范围实验结果表明,Mg量在020g/25ml范围内符合比耳定律,其表观摩尔吸光系数为2.310回归方程为,相关系数为=0.994。2.6共存离子的影响在选定条件下,相对误差5%时,共存离子的允许量为(以g计)Fe3+(20)、Fe2+(30)、Al3+(400)Pb2+(20)、Ti4+(5)、Mn2+(40)、F(1000)、SiO22-、K+、Na+、SO42-、C-、NO3-不干扰测定,Ca干扰严重,可加入EGTA掩蔽。3样品分析3.1样品处理准确称取0.3000g水泥试样于4.0ml烧杯中,加水润湿,加入10ml(1+1)HCl,加热至微沸3min,用快速滤纸过滤,烧杯及滤纸用水洗涤78次。滤液置于500ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,待测。3.2掩蔽剂对测定体系的影响对1ml88-54水泥试液加入不同量的0.2g/LEGTA溶液,按照实验方法进行测定。实验结果表明,0.2g/LEGTA溶液用量在8.512.0ml时可较好地掩蔽水泥中大量存在的钙。本文在样品的测定中加入10.0ml0.2g/LEGTA溶液。3.3镁含量的测定吸取水泥试液1.0ml于25ml比色管中,加入10.0ml0.2g/LEGTA溶液,以下按实验方法操作,测定溶液的吸光度,计算氧化镁的含量,结果见附表。 由以上实验结果可见,本方法在消除大量Ca的干扰时操作简便、快速、结果可靠、准确度高,用于硅酸盐试样中的镁的测定,结果较好分光光度法测定水中的微量镁 镁是与人类生存环境密切相关的元素之一。目前，镁的测定方法主thermo Barnstead超纯水要是EDTA-2Na滴定法与原子吸收光度法1，2。前者由于测定钙后，需加热使镁游离，操作较繁杂，而且终点不易观察。后者准确度高、操作方便，但仪器价格昂贵。本文利用刚果红碱溶液中加入镁会导致吸收光谱向红团移动60nm，同时伴有着色效应，在反应条件下，反应剂的黄染色变为红染色3。而水杨酸的存在，能提高测定镁的选择性和灵敏度。试验结果表明：该法精密度高，回收率好。应用该法检测饮用水中的镁，简便、快速，结果令人满意。材料与方法1仪器与试剂：UV-1206分光光度计(日本岛津)，恒温水浴箱(张家港市医疗器械厂)，水杨酸乙醇溶液10gL，刚果红溶液0.3gL，氢氧化钠溶液2molL。镁标准贮备液：准确称取硫酸镁(MgSO47H2O)10.140g，加水溶解，定容至1000ml，保存于聚乙烯瓶中4。此溶液镁含量为1.00mgml，临用时稀释成10.0?gml。以上试剂均为分析纯，水为去离子水。2试验方法：取水样25ml(使镁含量在50?g内)于25ml比色管中。另取镁标准溶液0、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml于25ml比色管中，加纯水至刻度。在样品管和标准管中，加水杨酸乙醇溶液1.0ml，混匀；再加刚果红溶液1.0ml，再混匀。于37水浴箱中15min。取出加氢氧化钠溶液1.0ml。室温放置30min。用1cm比色皿，试剂空白调零，在550nm波长处，测量吸光度A。结果与讨论1条件试验：(1)吸收光谱、吸光系数。按试验方法测定试剂空白，镁络合物在不同波长处的吸光度A，绘制吸收光谱。试剂空白、镁络合物的最大吸收峰分别为490nm、515nm处。由于试剂空白的吸收高，以试剂空白为参比管扣除，在550nm处吸收差值最大。本法选thermo Barnstead超纯水用550nm作为测定波长。镁络合物在550nm处吸光系数?为3.97103。(2)络合剂用量。试验结果表明，刚果红的浓度影响方法的线性范围、空白值和灵敏度，增加刚果红的浓度，则线性范围变宽，但空白值随之增大，灵敏度则下降，再现性降低。本法选择0.3gL刚果红溶液1.0ml。(3)氢氧化钠用量的影响。经试验，随着氢氧化钠浓度的提高，吸光度也随之提高，并于0.04molL溶液中达到最大值。在更高浓度的氢氧化钠溶液中，吸光度变化不大(图略)，方法选用氢氧化钠1.0ml。(4)水杨酸用量控制。水杨酸浓度直接影响方法的灵敏度和选择性，同时对微量存在的Ca2、Al3、Fe3起隐蔽作用。其最佳量为0.71.5ml，方法选用1.0ml。(5)反应温度、时间与显色的稳定性。试验表明，镁与水杨酸、刚果红在室温下反应较慢，稳定性较差。在加热条件下，才能反应完全。显色稳定24h吸光度基本无变化(表略)。试验选择反应温度为37，时间为15min。2线性范围、检出限：按照试验方法测定了不同Mg2含量的吸光度。试验表明Mg2含量在02.0?gml范围内与吸光度A呈良好的线性关系，其回归方程为：A0.00643C（?g25ml)0.00324相关系数r0.999，经22次空白试剂测定，计算出本法最低检出限为2.0?g。3络合物的组成：用摩尔比法和摩尔连续变化法测定络合物，其组成为：镁：刚果红41。4共存离子的影响：在镁含量1.00?gml，相对误差5%条件下进行测定。下列共存物(以?gml计)：K、Na、Cl（500）、SO42（50）、NO3（30）、Ca2(2)不干扰测定。但1?gml1Mn2、Fe3、Sr2、Al3会产生正干扰；1?gml1Zn2、Cu2thermo Barnstead超纯水、Ni2、Li会产生负干扰。可用氰化钾、磺基水杨酸排除干扰。方法适用饮用水质的分析。5样品分析：(1)合成样品分析。对镁含量为1.6?gml的合成水样进行了12次测定，结果为1.620.06?gml，相对标准偏差3.7%。(2)水样分析。利用本法对饮用水样进行测定，结果见表1，标准加入回收率为96%106。