Гравиметрическое определение содержания

Взвешивают осадок Fe₂O₃ и вычисляют содержание железа.

m - масса тигля с весовой формой осадка, г

m - масса весовой формы осадка (Fe ₂O₃), г

Содержание железа m (Fe) определяют по формуле:

, (1)

где m(Fe₂O₃) - масса весовой формы, г;

F - аналитический множитель (фактор пересчета) - отношение величины молярной массы эквивалента определяемого вещества к молярной массе эквивалента весовой формы с учетом стехиометрических коэффициентов.

Относительную ошибку анализа вычисляют по формуле:

где m(Fe) - практически рассчитанная масса железа, г;

m(Fe) - теоретически вычисленная масса железа, г.

1.2. Определение гигроскопической воды в веществе
Цель работы - определить содержание гигроскопической воды в веществе методом гравиметрии.

Сущность работы. Твердые вещества адсорбируют на своей поверхности водяные пары из воздуха. Адсорбированная веществом вода называется гигроскопической. В отличие от стехиометрической воды содержание гигроскопической воды непостоянно и поэтому не может быть отражено в химической формуле. Вещества с очень большой поверхностью могут адсорбировать значительное количество воды, сохраняя при этом вид сухого порошка. Гигроскопическая вода находится в динамическом равновесии с водными парами воздуха, поэтому она частично удаляется из вещества при хранении его в сухом помещении. Более полное удаление и количественное определение гигроскопической воды достигается высушиванием вещества до постоянной массы при 105-130 ^оС. Навеску вещества, помещенную в бюкс, нагревают до 105-130 ^оС в сушильном шкафу до тех пор, пока не перестанет изменяться его масса. Достижение постоянной массы свидетельствует о том, что вся гигроскопическая вода уже удалена. Масса воды будет равна убыли в массе вещества.

Оборудование и реактивы: аналитические весы; сушильный шкаф; бюкс, диаметром 25 мм; эксикатор; анализируемое вещество; тигельные щипцы.

Методика выполнения анализа. 1. Подготовка бюкса и взятие пробы вещества. Прежде, чем отобрать навеску анализируемого вещества в бюкс, его необходимо довести до постоянной массы. Для этого чистый бюкс маркируют простым карандашом на пришлифованной части и помещают в сушильный шкаф с температурой 105-130 ^оС. Бюкс не закрывают, крышку кладут сверху на ребро. Первое взвешивание проводят через 45-60 мин высушивания, последующие - через каждые 30 мин. Горячий бюкс вынимают из сушильного шкафа тигельными щипцами, помещают в эксикатор, охлаждают до комнатной температуры, затем взвешивают на аналитических весах. Закрывать горячий бюкс крышкой нельзя, так как после охлаждения будет трудно или даже невозможно открыть его из-за образовавшегося внутри бюкса вакуума.

Повторяют высушивание бюкса еще 1-2 раза по 30 мин, чтобы довести его до постоянной массы. Высушивание заканчивают, когда результаты двух последних взвешиваний будут отличаться между собой не более, чем на 0,0002 г. В подготовленный таким образом бюкс помещают 1-1,5 г вещества, быстро закрывают его крышкой и взвешивают на аналитических весах.

2. Высушивание вещества. Открыв бюкс, кладут крышку на ребро бюкса и ставят на полку сушильного шкафа. Первое высушивание проводят через 1,5-2 часа, строго следя, чтобы температура держалась в пределах 105-130 ^оС. Затем тигельными щипцами переносят бюкс и крышку в эксикатор. Продержав эксикатор 20 мин около весов, вынимают из него бюкс и, закрыв крышкой, точно взвешивают.

Повторяют высушивание еще 1-2 раза (по 30 мин), т е. доводят бюкс с анализируемым веществом до постоянной массы. Если второе или третье взвешивание дает тот же результат, что и первое взвешивание, или отличается не более чем на 0,0002 г, то гигроскопическую воду можно считать удаленной практически полностью. В противном случае высушивание с периодическим взвешиванием повторяют до тех пор, пока не будет достигнута постоянная масса. Результаты всех повторных взвешиваний обязательно записывают в тетрадь, даже при одинаковых значениях. Если требуется прервать работу до следующего занятия, то бюкс оставляют в эксикаторе открытым. Высушивание при этом будет продолжаться вследствие поглощения водяных паров водоотнимающим средством. Разумеется, высушивание в эксикаторе будет происходить только в том случае, если шлиф его хорошо смазан. Однако перед взвешиванием бюкс с веществом следует снова высушить в сушильном шкафу. Записи взвешиваний оформляются следующим образом.

Взвешивания бюкса до высушивания вещества:

m₁ - масса бюкса после первого взвешивания, г;

m₂ - масса бюкса после второго взвешивания, г;

m₃ - постоянная масса бюкса, г;

m₄ - масса бюкса с веществом, г;

m₅ = m₄ - m₃ - масса вещества, г;

Взвешивания при высушивании вещества:

m₆ - масса бюкса с веществом после первого взвешивания, г;

m₇ - масса бюкса с веществом после второго взвешивания, г;

m₈ - масса бюкса с веществом после третьего взвешивания, г;

m₉ - постоянная масса бюкса с веществом, г.

Вычисляют массу гигроскопической воды в навеске (г):

Содержание воды выражают в массовых долях (%):

где  (H₂O) - практически рассчитанная массовая доля воды, %;

 (H₂O) - контрольная массовая доля воды, %.

1.3. Применение гравиметрического метода

в пищевой промышленности
Методы определения массовой доли влаги. Для оценки сырья, полуфабрикатов и готовых изделий большое значение имеет их влажность. Влажность сырья непосредственно влияет на условия его переработки, по влажности судят о пригодности сырья к длительному хранению. Существует несколько разных методов определения массовой доли влаги. Выбор метода зависит от количества влаги в продукте, необходимой точности определения, а также от однородности анализируемой пробы.

Из многочисленных методов определения массовой доли влаги, в основном, применяют гравиметрические методы, основанные на высушивании исследуемого вещества при высокой температуре (120-130 ^оС) или при температуре 105 ^оС до постоянной массы, а также химические методы, основанные на взаимодействии анализируемого вещества с соответствующим реагентом (ксилолом, толуолом, бензолом), несмешивающимся с водой.

При определении массовой доли влаги методом высушивания следует строго придерживаться условий методики высушивания.

Метод определения концентрации сухих веществ. Метод определения массовой концентрации сухих веществ основан на непосредственном определении массовой доли влаги высушиванием продукта или взаимодействием воды с химическими реактивами. Этим методом определяют действительное, т.е. «истинное» содержание сухих веществ, поэтому сухие вещества называют «истинными». Под «истинными» сухими веществами понимают сухой остаток, полученный после удаления влаги из продукта в результате высушивания его до постоянной массы.

Методы, основанные на высушивании навески продукта до постоянной массы, - более точные, однако и более длительные. В некоторой степени эти методы являются условными, так как при высушивании вместе с парами воды могут удаляться летучие составные вещества (спирт, летучие кислоты, диоксид углерода и пр.), а также могут происходить побочные реакции (процессы окисления и разложения), что будет оказывать отрицательное влияние на результаты определения.

Стеклянный бюкс, предварительно высушенный до постоянной массы, с 20-30 г подготовленного песка и стеклянной палочкой, не выступающей за края бюкса (крышку кладут рядом с бюксом), помещают в сушильный шкаф и выдерживают при 1022 ^оС в течение 30-40 минут. После этого бюкс вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе 40 минут и взвешивают на весах. В этот же бюкс пипеткой вносят 10 см³ молока или 5-10 г творожных изделий, взвешенных на аналитических весах с погрешностью не более 0,001 г, закрывают крышкой и немедленно взвешивают.

2. Высушивание пробы продукта. Содержимое бюкса тщательно перемешивают стеклянной палочкой, и открытый бюкс нагревают на водяной бане при частом перемешивании содержимого до получения рассыпающейся массы. Затем открытый бюкс и крышку помещают в сушильный шкаф с температурой 1022 ^оС. По истечении 2 часов бюкс вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе в течение 30-40 минут, после чего вынимают из эксикатора бюкс и взвешивают.

Последующие взвешивания бюкса выполняют после высушивания в течение 1-го часа до тех пор, пока разность между двумя параллельными взвешиваниями будет равна или менее 0,0010 г. Если при одном из взвешиваний после высушивания будет установлено увеличение массы, то для расчетов принимают результаты предыдущего взвешивания.

Массовую долю сухого вещества ( %) рассчитывают по формуле:
, (6)

где m₂ - масса бюкса с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта после высушивания, г;

m₁ - масса бюкса с песком и стеклянной палочкой, г;

m - масса бюкса с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта до высушивания, г.

Массовую долю влаги в продуктах (%) рассчитывают по формуле:

 (%) = 100 – Х, (7)

где Х - массовая доля сухого вещества, %.

2. Высушивание пробы продукта. Содержимое бюкса тщательно перемешивают стеклянной палочкой, открытый бюкс помещают в сушильный шкаф при температуре 1052 ^оС и сушат в течение 1-го часа без крышки, которую помещают рядом с бюксом. По истечении времени высушивания бюкс вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе в течение 30 мин и взвешивают. После первого взвешивания бюкс с навеской вновь сушат в течение 1-го часа, охлаждают и снова взвешивают. Эту операцию повторяют до тех пор, пока разность между двумя результатами последовательных взвешиваний будет не более 0,0010 г.

В тех случаях, когда после убывания массы наступает ее увеличение, обусловленное наличием окислительных процессов, за постоянную массу принимают последнюю убывающую массу.

Массовую долю влаги в продуктах (%) рассчитывают по формуле:

где m₁ - масса бюкса с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта до высушивания, г.;

m₂ - масса бюкса с песком, стеклянной палочкой и навеской исследуемого продукта после высушивания, г;

m - масса бюкса с песком и стеклянной палочкой, г.

где m₂ - постоянная масса тигля с золой, г;

m₁ - постоянная масса тигля, г;

m_нав. - масса навески продукта, г.

К навеске в тигле добавляют 1 см³ раствора ацетата магния (15 г безводного Mg(CH₃COO)₂ или 25 г водного Mg(CH₃COO)₂·4H₂O, растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе, вместимостью 100 см³), высушивают ее в сушильном шкафу при 180 ^оС в течение 30 мин, затем обугливают на электрической плитке и помещают в муфельную печь на 30 мин при 550 ^оС. Повторные прокаливания производят в течение 20 мин. В таких же условиях минерализуют 1 см³ раствора ацетата магния.

Содержание золы Х (%) рассчитывают по формуле:

, (10)

где m_золы - постоянная масса золы, г;

m(MgO) - постоянная масса оксида магния, полученная после минерализации раствора ацетата магния, г;

m_нав. - масса навески продукта, г.

Вопросы для самоподготовки

1. 
   На чем основана классификация методов гравиметрического анализа?
   
2. 
   В чем сущность гравиметрических определений по методу осаждения, отгонки?
   
3. 
   Какие требования предъявляют к осадителям?
   
4. 
   В каких условиях ведут осаждение кристаллических осадков?
   
5. 
   В каких условиях ведут осаждение аморфных осадков?
   
6. 
   Для чего промывают осадки? Какими соображениями руководствуются при выборе промывной жидкости аморфных и кристаллических осадков?
   
7. 
   Как проводят операции взятия точной навески, растворения, фильтрования, промывания осадков, высушивания и прокаливания осадков?
   
8. 
   Что такое беззольные фильтры? Какие виды фильтров применяют в гравиметрическом анализе?
   
9. 
   Что такое осаждаемая форма, весовая форма осадка? Какие требования предъявляются к ним?
   
10. 
    Как вычисляют фактор пересчета?
    
11. 
    Каким методом определяют гигроскопическую воду в веществе?
    
12. 
    Для определения каких веществ используют гравиметрический метод в пищевой промышленности?
    

В титриметрии нашли применение реакции нейтрализации, окисления-вос-становления, осаждения и комплексообразования. Используют лишь те реак-ции, которые удовлетворяют следующим основным требованиям: 1) вещества должны вступать в реакцию в стехиометрических соотношениях; 2) реакция должна практически проходить до конца и с достаточной скоростью; 3) при титровании не должно протекать побочных реакций, искажающих результат анализа; 4) должна быть возможность фиксации точки эквивалентности. Классификация методов титриметрического анализа основана на типе используемой химической реакции.

В зависимости от природы рабочих веществ различают ацидометрическое и алкалиметрическое титрование.

В ацидометрии в качестве рабочих веществ (РВ) используют растворы сильных кислот. Предпочтение отдают хлороводородной кислоте (HCl), т.к. подавляющее число ее солей хорошо растворимы в воде. В тех случаях, если растворы нагревают или кипятят, следует использовать серную кислоту (H₂SO₄), т.к. она нелетуча. Растворы кислот довольно устойчивы. В качестве установочных веществ применяют Na₂CO₃ (предварительно высушенный при 250-270 ^оС в течение часа реактив марки х.ч.) или Na₂B₄O₇  10H₂O, который в закрытой банке в течение длительного времени не меняет свой состав.

В алкалиметрии рабочими веществами служат растворы щелочей, обычно NaОН или КОН. Гидроксид натрия поглощает СО₂ из атмосферы, поэтому сосуд с раствором NaОН закрывают пробкой, в которую вставлена трубочка, заполненная СаО или натронной известью (смесь NaОН и СаО). Уста-новочными веществами служат такие твердые органические кислоты, как щавелевая (Н₂С₂О₄  Н₂О), янтарная (Н₂С₄Н₄О₄), бензойная (С₆Н₅СООН) и др. Первые две кислоты применяют чаще всего. Их очищают перекристаллизацией. Янтарная кислота не содержит кристаллизационную воду, поэтому удобнее использовать щавелевую, т.к. нет опасности, что произойдет выветривание воды при хранении. Приготовление рабочих растворов можно осуществить несколькими способами.

1. Способ разбавления используют в тех случаях, если исходная кислота или щелочь представляют собой концентрированный раствор. Ареометром измеряют его плотность, по справочным таблицам находят соответствующее значение массовой доли, вычисляют необходимый объем этого раствора, отбирают его цилиндром, переносят в мерную колбу и доводят до метки дистиллированной водой.

2. По приблизительной навеске готовят растворы щелочей, т.к. они не относятся к стандартным веществам. Для этого рассчитывают массу навески щелочи, взвешивают ее на технических весах, переносят в мерную колбу и доводят до метки. Растворы, приготовленные способом разбавления и по приблизительной навеске, нуждаются в уточнении концентрации.

3. Приготовление растворов с использованием фиксаналов (стандарт-титров). Стандарт-титр представляет собой стеклянную ампулу, внутри ко-торой запаяно определенное количество вещества (0,1 или 0,05 моль). Если содержимое ампулы количественно перенести в мерную колбу, например, вместимостью 1 дм³, то раствор будет иметь точную концентрацию, С_эк = 0,1000 или 0,0500 моль/дм³ соответственно. В методе нейтрализации обычно готовят растворы кислот и щелочей, молярная концентрация эквивалентов которых 0,1-0,01 моль/дм³.

При титровании момент эквивалентности устанавливают по изменению окраски кислотно-основного индикатора. Точность титрования зависит от того, насколько правильно подобран индикатор. Выбор индикатора осуществляют по кривым титрования. В титруемый раствор вводят не более 2-3 капель индикатора. В противном случае увеличивается индикаторная ошибка.

Метод нейтрализации применяют для определения содержания кислот, оснований и солей, подвергающихся гидролизу. В пищевой промышленности при помощи кислотно-основного титрования определяют титруемую кислотность и щелочность сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также жесткость технологической воды.

2.1.1. Определение содержания гидроксида натрия в растворе
Цель работы - освоить метод нейтрализации; ознакомиться с проведением расчетов и приготовлением растворов способом разбавления и по точной навеске; определить содержание гидроксида натрия в растворе прямым титрованием и провести математическую обработку результатов.

Сущность работы. Титриметрическое определение гидроксида натрия основано на реакции нейтрализации раствором хлороводородной кислоты. Раствор хлороводородной кислоты готовят способом разбавления. В качестве установочного вещества используют раствор буры (декагидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇  10 H₂O), приготовленный по точной навеске.

Фиксирование конечной точки титрования проводят с помощью кислотно-основного индикатора метилового оранжевого, который в щелочной среде имеет желтую окраску, а в кислой - розовую. Титрование заканчивают при появлении оранжевой окраски раствора.

где С_эк(HCl) - молярная концентрация эквивалентов раствора HCl, моль/дм³;

М_эк(HCl) - молярная масса эквивалентов HCl, г/моль;

V_м.к. - объем мерной колбы, дм³.

Недостающее данное , %, (HCl) находят по таблице в справочнике по аналитической химии Ю.Ю. Лурье «Плотность растворов». Вычисленный объем отбирают при помощи цилиндра, переносят в мерную колбу, доводят раствор дистиллированной водой до метки по нижнему мениску, затем тщательно перемешивают.

2. Приготовление установочного раствора буры (Na₂B₄O₇  10H₂O). Растворы установочных веществ готовят по точной навеске, которую берут на аналитических весах. Раствор готовят в мерной колбе, вместимостью 100 см³, С_эк (Na₂B₄O₇) = 0,1000 моль/дм³. Вычисляют массу навески тетрабората натрия по формуле:

, (14)

где С_эк(Na₂B₄O₇) - молярная концентрация эквивалентов раствора буры, моль/дм³;

М_эк(Na₂B₄O₇  10H₂O) - молярная масса эквивалентов буры, г/моль;

V_м.к. - объем мерной колбы, дм³.

m₂ - масса стакана с навеской, г

m₁ - масса пустого стакана, г

m - практическая масса навески соли, г

В случае если масса практической навески не совпадает с расчетной, проводят уточнение концентрации по формуле (14). Для того, чтобы навеску буры количественно перенести в мерную колбу, наливают в стакан горячей дистиллированной воды (в холодной воде бура растворяется медленно), затем, не отнимая дно стаканчика от стола (чтобы не расплескать раствор), осторожно перемешивают круговыми движениями. Раствор переливают в мерную колбу, прикасаясь краем стакана к горлышку колбы, чтобы избежать потерь раствора. После чего стакан ополаскивают 3-5 раз небольшими порциями воды, которые сливают в ту же мерную колбу. Раствор в колбе охлаждают под струей водопроводной воды до комнатной температуры, доводят до метки дистиллированной водой по нижнему мениску и тщательно перемешивают.

3. Установление концентрации рабочего раствора хлороводородной кислоты. Аликвотную часть стандартного раствора буры отбирают мерной пипеткой, которую подготавливают следующим образом: маленький стаканчик ополаскивают раствором буры, затем наливают треть стаканчика и ополаскивают пипетку этим раствором 2-3 раза. Выливают остатки раствора. Наливают свежий раствор, отбирают аликвотную часть, переносят в колбу для титрования, добавляют 2-3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют раствором HCl до перехода окраски раствора из желтой в оранжевую. Записывают объем титранта с точностью до второго знака после запятой. Для повышения точности результата анализа титрование проводят несколько раз (2-4). В расчетную формулу подставляют среднее значение объема, при вычислении которого учитывают только те объемы, которые отличаются не более чем на 0,10 см³. Концентрацию хлороводородной кислоты рассчитывают, используя выражение закона эквивалентов:

где С_эк(Na₂B₄O₇) - уточненное значение концентрации раствора буры, моль/дм³;

V_а.ч. (Na₂B₄O₇) - объем аликвотной части буры, см³;

V(HCl) - средний объем раствора хлороводородной кислоты, израсходованный на титрование буры, см³.

где m(NaOH) - масса NaOH в растворе, г;

C_эк(HCl) - молярная концентрация эквивалентов HCl, моль/дм³;

V(HCl) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см³;

M_эк(NaOH) - молярная масса эквивалентов NaOH, г/моль;

V_м.к. - объем мерной колбы, см³;

V_а.ч. (NaOH) - объем аликвотной части раствора, см³.
Проводят обработку данных методом математической статистики и определяют доверительный интервал для массы NaOH в растворе. Перед статистической обработкой данных следует проверить, нет ли среди них резко отличающихся вследствие грубых ошибок. При наличии таких данных их исключают из числа обрабатываемых величин. Для этого располагают полученные при титровании объемы НCl в порядке возрастания. Рассчитывают для предполагаемых недостоверных величин критерий Q по формуле:

, (17)

где R - размах варьирования (разность между предельными значениями измеряемой величины: самой большой и самой маленькой).

Считают, что измерение содержит грубую ошибку, если значение Q-кри-терия больше табличного (табл. 1). Величина Q-критерия зависит от числа степеней свободы = n - 1 (n - число измерений) и надежности Р.
Таблица 1

Значение Q-критерия

f Р	3	4	5	6	7	8	9	10
0,95 0,99	0,94 0,99	0,77 0,89	0,64 0,76	0,56 0,70	0,51 0,64	0,48 0,58	0,46 0,53	0,45 0,48

Исключают грубые ошибки, остальные данные заносят в таблицу, находят среднеарифметическое значение массы NaOH в растворе (), стандартное отклонение (S) и точность определения (_Р,f).
Форма записи результатов измерений

№ п/п	Vi	mi			2
1 2 ….. n

Стандартное отклонение находят по формуле:

Доверительный интервал рассчитывают по формуле:

где Р - заданная надежность (0,95);

Коэффициенты нормированных отклонений (t_P,f - коэффициент Стьюдента)

f P	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0,95 0,99	4,30 9,93	3,18 5,84	2,78 4,60	2,57 4,08	2,45 3,71	2,37 3,50	2,31 3,36	2,26 3,25	2,23 3,17

Раствор кипятят до полного удаления аммиака. Избыток щелочи остается в растворе, его титруют раствором кислоты. Зная количество щелочи, введенное в раствор соли аммония и оставшееся после удаления аммиака вычисляют содержание аммиака в соли.

где С_эк(NaOH) - молярная концентрация эквивалентов, моль/дм³;

М_эк(NaOH) - молярная масса эквивалентов NaOH, г/моль;

V_м.к. - объем мерной колбы, дм³.

Массу раствора NaOH вычисляют по формуле:

, (22)

где m(NaOH) - масса NaOH, г;

 (NaOH) - массовая доля в растворе, %.
Объем концентрированного раствора NaOH определяют по формуле:

, (23)

где  - плотность раствора NaOH, г/см³.

Отбирают рассчитанный объем концентрированного раствора NaOH мерным цилиндром, переносят его в мерную колбу, доливают до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Приготовленный раствор имеет приблизительную концентрацию. Отбирают пипеткой аликвотную часть раствора NaOH в коническую колбу, добавляют 1-2 капли метилового оранжевого и титруют из бюретки рабочим раствором хлороводородной кислоты до перехода окраски из желтой в оранжевую. Молярную концентрацию эквивалентов раствора NaOH вычисляют по закону эквивалентов:

, (24)

где С_эк(HCl) - молярная концентрация эквивалентов раствора HCl, моль/дм³;

V(HCl) - средний объем хлороводородной кислоты, израсходованный на титрование, см³;

V_а.ч.(NaOH) - объем аликвотной части раствора NaOH, см³.

2. Определение аммиака в солях аммония методом обратного титрования. Взвешивают на аналитических весах 0,15 г соли аммония, переносят в колбу для титрования и растворяют ее 50-60 см³ дистиллированной воды. К полученному раствору из бюретки, вместимостью 50 см³, добавляют точно отмеренный объем раствора NaOH (30-40 см³) и кипятят до полного удаления аммиака. Для проверки полноты удаления аммиака через некоторое время в пары вносят красную лакмусовую бумажку, смоченную в дистиллированной воде. Если аммиак удален полностью, лакмусовая бумажка не должна синеть. После полного удаления аммиака раствор охлаждают, ополаскивают стенки колбы дистиллированной водой и титруют раствором хлороводородной кислоты, с индикатором метиловым оранжевым до перехода окраски раствора из желтой в оранжевую. Массовую долю аммиака (%) рассчитывают по формуле:

, (25)

где С_эк(NaOH) - молярная концентрация эквивалентов раствора NaOH, моль/дм³;

V(NaOH) - объем раствора NaOH, см³;

С_эк(HCl) - молярная концентрация эквивалентов раствора HCl, моль/дм³;

V(HCl) - объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см³;

М_эк(NH₃) - молярная масса эквивалентов аммиака, г/моль;

m (NH₄Cl) - масса навески соли аммония, г.
При расчете массы аммиака в растворе соли аммония используют формулу:

, (26)

где m(NH₃) - масса NH₃, г.

Титруемую кислотность выражают в градусах. За градусы титруемой кислотности принимают количество кубических сантиметров раствора гидроксида натрия (или калия), концентрация которого составляет 1,0000 моль/дм³, необходимого для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 г хлебного мякиша. Фиксирование конечной точки титрования проводят с помощью кислотно-ос-новного индикатора фенолфталеина, который в щелочной среде имеет розовую окраску, а в кислой - бесцветную. Титрование заканчивают при появлении розовой окраски раствора. Анализ состоит из двух этапов. Первый этап - экстрагирование кислот из анализируемой пробы продукта с помощью воды с последующей фильтрацией смеси. Фильтрат используют для титрования. Второй этап - титрование.

Вытяжку из хлебобулочных изделий можно приготовить ускоренным методом, для чего воду подогревают до 60 ^оС и, добавив к навеске всю воду (250 см³), встряхивают жидкость 3 мин, после чего оставляют колбу на 1 мин.

2. Определение титруемой кислотности. Отстоявшийся жидкий слой осторожно сливают через сито или марлю в сухой стакан. Из стакана отбирают пипеткой по 50 см³ раствора в две конические колбы, вместимостью 100-250 см³. В каждую колбу наливают 2-3 капли индикатора фенолфталеина и титруют раствором NaOH (или KOH) до слаборозового окрашивания, не исчезающего при спокойном стоянии пробы в течение одной минуты. Отмечают объем израсходованного на титрование раствора гидроксида натрия (или калия).

Кислотность (Х) в градусах хлеба и булочных изделий рассчитывают по формуле:

где К - поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия (калия) к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³;

V - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование, см³;

V₁ - объем мерной колбы, в которой растворена навеска, см³;

100 - коэффициент пересчета на 100 г продукта;

V_а.ч. - объем аликвотной части фильтрата, взятый на титрование, см³;

m - масса навески продукта, г;

10 - коэффициент пересчета раствора гидроксида натрия (калия) концентрации 0,1000 моль/дм³ в 1,0000 моль/дм³.

2.1.3.2. Определение кислотности муки

Цель работы - определить кислотность муки, используя метод ней-трализации.

Сущность работы. Кислотность муки выражают в градусах, которые численно равны объему раствора NaOH, С_эк(NaOH) = 1,0000 моль/дм³, который израсходован на титрование водной суспензии муки, содержащей 100 г муки, до розового цвета с фенолфталеином в качестве индикатора.

Оборудование и реактивы: весы технические; бюретка, вместимостью 25 см³; коническая колба, вместимостью 150-200 см³ (2 шт); мерный цилиндр, вместимостью 50-100 см³; капельная пипетка; промывалка; раствор гидроксида натрия (или калия) С_эк (NaOH) = 0,1000 моль/дм³; спиртовый раствор фенолфталеина,  = 1 %.

Методика выполнения анализа. Навеску муки около 5 г, взвешенную с точностью до 0,01 г, переносят в коническую колбу, вместимостью 100-150 см³, добавляют небольшими порциями 30-40 см³ дистилированной воды. Полученную суспензию хорошо перемешивают до исчезновения комков и смывают с внутренней поверхности колбы частицы муки. Затем добавляют 5 капель фенолфталеина и при перемешивании титруют раствором NaOH до появления розового окрашивания, не исчезающего в течение 1-й мин.

Кислотность муки рассчитывают по формуле:

(28)

где V - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора NaOH (KOH) к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³;

100 - коэффициент пересчета результатов титрования на 100 г муки;

m - масса навески муки, г;

10 - коэффициент пересчета молярной концентрации эквивалентов гидро-ксида натрия из 0,1000 в 1,0000 моль/дм³.

Значения кислотности параллельных определений не должны различаться более чем на 0,2 ^о.

2.1.3.3. Определение титруемой кислотности соков, сиропов, пива

Титруемую кислотность соков, сиропов и пива определяют по методике (разд. 2.1.3.2.), разница заключается в подготовке пробы.

1. Соки, сиропы и другие жидкие продукты фильтруют через марлю, отбирают пипеткой 20 см³ жидкости в мерную колбу, вместимостью 250 см³, доливают дистиллированной водой до метки и перемешивают. Для титрования берут 50 см³ раствора пробы в сухую колбу для титрования.

2. Пиво предварительно фильтруют, затем отбирают 50 см³ в коническую колбу, вместимостью 250 см³. Для предварительного освобождения от диоксида углерода пиво нагревают в течение 30 мин при 40 ^оС и периодически взбалтывают. Затем его охлаждают до 20 ^оС и титруют.

Слабоокрашенные вытяжки соков, сиропов разводят водой в соотношении 1:1 и титруют в присутствии фенолфталеина до появления розовой окраски. В качестве контроля ставят колбу с такой же вытяжкой и фенолфталеином. Сильно окрашенные жидкости титруют в присутствии тимолфталеина до синей окраски, не исчезающей в течение одной минуты.

Кислотность пива равняется объему в см³ 1,0000 моль/дм³ раствора гидроксида натрия (калия) на 100 см³ пива. Рассчитывают кислотность (Х, см³) пива по формуле:

. (29)

Остальные обозначения, как в расчетной формуле кислотности хлеба и булочных изделий (разд. 2.1.3.1.).

Кислотность жидких продуктов (соков, сиропов) (Х, %) рассчитывают по формуле:

(30)

где V - объем раствора гидроксида натрия (калия), израсходованный на титрование, см³;

K - поправочный коэффициент концентрации раствора гидроксида натрия (калия) к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³;

m - масса навески продукта, г;

V₁ - объем мерной колбы, в которую перенесена навеска пробы, см³;

K₁ - коэффициент пересчета на соответствующую киcлоту, равный для яблочной кислоты - 0,0067; лимонной - 0,0064; уксусной - 0,0060; винной - 0,0075; молочной - 0,0090;

V_а.ч. - объем аликвотной части раствора, взятый на титрование, см³.

2.1.3.4. Определение титруемой кислотности молока и молочных продуктов

Цель работы - определить кислотность молока или молочных продуктов, используя метод нейтрализации.

Сущность работы. Определение титруемой кислотности молока и молочных продуктов основано на нейтрализации всех кислот, которые содержатся в продукте, раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора фенолфталеина. Титрование заканчивают в тот момент, когда окраска станет такой же, как окраска эталона. Титруемую кислотность выражают в градусах Тернера (^оТ) или для масла - в градусах Кеттстофера (^оК).

Один градус Тернера (^оТ) соответствует объему (см³) водного раствора гидроксида натрия, С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³, который необходим для нейтрализации 100 г (100 см³) исследуемого продукта. Кислотность в градусах Тернера (^оТ) находят умножением объёма (см³) раствора гидроксида натрия, затраченного на нейтрализацию кислот, содержащихся в определенном объёме продукта, на следующие коэффициенты: 10 - для молока, молока с наполни-телями, сливок, простокваши, ацидофильного молока, кефира, кумыса, других кисломолочных продуктов; 20 - для мороженого, сметаны, творога и творожных изделий.

Допускаемая погрешность результата анализа для доверительной веро-ятности P = 0,95 составляет: 1,9 ^оТ - для молока, молока с наполнителями, сливок, простокваши, ацидофильного молока, кефира, кумыса, других кисломолочных продуктов и мороженого; 2,3 ^о Т - для сметаны; 3,6 ^о Т - для творога и творожных изделий.

Оборудование и реактивы: технические весы; штатив; бюретка, вместимостью 25 см³; мерные пипетки, вместимостью 1,00; 10,00 см³; капельная пипетка; цилиндр, вместимостью 50 см³; конические колбы для титрования, вместимостью 100-250 см³; раствор гидроксида натрия, С_эк (NaOH) = 0,1000 моль/дм³; раствор сульфата кобальта,  (CoSO₄) = 2,5 % (готовят ежедневно).

Методика выполнения анализа: 1. Определение кислотности молока, сливок и кисломолочных продуктов. Для определения кислотности молока, сливок и кисломолочных напитков в колбу для титрования цилиндром отмеривают 20 см³ дистилированной воды (40 см³ для молока с наполнителями), мерной пипеткой отбирают 10,00 см³ продукта и 3 капли фенолфталеина. При анализе сливок и кисломолочных напитков остатки продукта из пипетки переносят в колбу путем промывания пипетки полученной смесью 3 раза.

Смесь тщательно перемешивают и титруют раствором гидроксида натрия до появления слаборозового окрашивания, которое соответствует окраске эталона, окрашивание не должно исчезать в течение одной минуты. Контрольный эталон готовят следующим образом: в колбу для титрования отмеривают 10,00 см³ исследуемого молока или молочного продукта, 20 см³ дистиллированной воды и 1 см³ раствора сульфата кобальта. Смесь тщательно перемешивают. Срок хранения эталона не более 8-ми часов при комнатной температуре.

Проводят 2-3 параллельных титрования. Рассчитывают кислотность по формуле:

(31)

где V - объем раствора NaOH, израсходованный на титрование, см³;

V (пробы) - объем аликвотной части молока или молочного продукта, см³;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора NaOH к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³.

Допускаемое расхождение между параллельными определениями не должно превышать 2,6 ^оТ.

2. Определение кислотности мороженого и сметаны. В колбу для титрования отвешивают 5 г продукта с точностью до 0,01 г, добавляют 30 см³ воды и 3 капли фенолфталеина. Смесь тщательно перемешивают и титруют так же, как пробу молока.

Расчет кислотности проводят по формуле:

(32)

где V(NaOH) - объем раствора NaOH, израсходованный на титрование, см³;

m - масса пробы, г;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора NaOH к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³.

Расхождение между двумя определениями не должно превышать 3,2 ^оТ.

3. 
   Определение кислотности творога и творожных изделий. В фарфоровую ступку вносят 5 г продукта, тщательно перемешивают и растирают пестиком. Переносят пробу в коническую колбу, добавляя 50 см³ нагретой до 35-40 ^оС воды небольшими порциями, затем вносят 3 капли фенолфталеина и титруют, как пробу молока.
   

Расчет кислотности мороженого и сметаны проводят по формуле:

(33)

где V - объем раствора NaOH, израсходованный на титрование, см³;

m - масса пробы, г;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора NaOH к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³.

Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 5,0 ^оТ.

2.1.3.5. Определение общей кислотности в безалкогольных напитках

Цель работы - определить общую кислотность напитка, используя ме-тод нейтрализации.

Сущность работы. Определение общей кислотности основано на титровании всех кислот, находящихся в напитке, раствором гидроксида натрия, используя в качестве индикатора фенолфталеин. Если напиток газирован, то перед титрованием удаляют диоксид углерода взбалтыванием и нагреванием.

Оборудование и реактивы: бюретка, вместимостью 25 см³; мерная пипетка, вместимостью 10 см³; мерный цилиндр, вместимостью 50-100 см³; конические колбы, вместимостью 150-200 см³. Раствор гидроксида натрия, С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³; спиртовый раствор фенолфталеина,  = 1 %.

Методика выполнения анализа. При анализе из средней пробы напитка, освобожденного от диоксида углерода взбалтыванием, отбирают мерной пипеткой 10 см³ в коническую колбу, содержащую 50-100 см³ кипящей дистиллированной воды и быстро охлаждают. Объем воды зависит от интенсивности цвета напитка: чем окраска интенсивнее, тем больший объем воды необходимо брать. В охлажденный раствор добавляют 4-5 капель раствора фенолфталеина и титруют раствором гидроксида натрия до появления розового цвета, не исчезающего в течение 30-ти секунд.

При определении кислотности негазированных напитков воду не нагревают. Общая кислотность численно равна объему раствора гидроксида натрия, который израсходован на титрование 100 см³ напитка:

(34)

где V - объем раствора NaOH, израсходованный на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора NaOH к С_эк(NaOH) = 0,1000 моль/дм³;

100 - объем напитка, см³;

10 - объем напитка, взятого для титрования, см³;

10 - коэффициент пересчета молярной концентрации эквивалентов NaOH из 0,1000 в 1,0000 моль/дм³.

2.1.3.6. Определение кислотного числа жира

Цель работы - определить кислотное число жира, используя метод нейтрализации.

Сущность работы. Кислотное число выражают количеством миллиграммов гидроксида калия, затраченным на нейтрализацию свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Метод основан на нейтрализации свободных жирных кислот в эфирно-спиртовом растворе жира водным раствором щелочи в присутствии индикатора фенолфталеина. Эфир служит растворителем жира, этанол способствует гомогенизации системы, которая образуется водным раствором щелочи и жиром в процессе титрования.

Оборудование и реактивы: весы технические; конические колбы, вместимостью 250 см³, 2 шт.; водяная баня; цилиндр, вместимостью 50-100 см³; бюретка, вместимостью 25 см³; раствор гидроксида калия, С_эк(КОН) = 0,1000 моль/дм³; спиртовый раствор фенолфталеина,  = 1 %; нейтральная смесь этанола и эфира с индикатором фенолфталеином (раствор индикатора добавляют к смеси одной части этанола двух частей этилового эфира так, чтобы в 250 см³ смеси содержался 1 см³ индикатора; смесь нейтрализуют раствором КОН, С_эк(KOH) = 0,1000 моль/дм³ до слаборозового окрашивания).

Методика выполнения анализа. Образец жира (3-5 г) взвешивают на технических весах в коническую колбу с точностью до 0,01 г. Жир расплавляют на водяной бане и приливают 50 см³ нейтрализованной смеси этилового спирта и этилового эфира с индикатором. Содержимое колбы взбалтывают и быстро титруют при перемешивании раствором гидроксида калия до появления розового окрашивания. В случае помутнения жидкости в колбу добавляют 5-10 см³ эфирно-спиртовой смеси и, если помутнение не исчезает, колбу слегка нагревают на водяной бане, а после охлаждения проводят титрование.

Кислотное число жира (мг КОН) вычисляют по формуле:

, (35)

где 5,61 - количество гидроксида калия, содержащегося в 1 см³ 0,1000 моль/дм³ раствора, мг;

V - объем раствора гидроксида калия, израсходованный на титрование, см³;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора гидроксида калия к С_эк(КОН) = 0,1000 моль/дм³;

m - масса пробы жира, г.
Результаты параллельных определений не должны расходиться более, чем на 0,1 мг.

2.1.3.7. Определение щелочности воды

Цель работы - определить щелочность воды, используя метод нейтра-лизации.

Сущность работы. Щелочность воды обуславливается содержанием в ней гидроксидов калия, натрия, солей щелочных, щелочноземельных металлов, а также аммиака.

Щелочность воды равняется объему раствора хлороводородной кислоты концентрации 0,1000 моль/дм³, необходимому для доведения 100 см³ воды до нейтральной реакции. Щелочность выражают в ммоль/дм³ или см³ раствора хлороводородной кислоты концентрации 0,1000 моль/дм³ на 100 см³ воды.

Щелочность воды определяют путем титрования с двумя индикаторами: сначала с фенолфталеином, а затем с метиловым оранжевым. С первым индикатором определяют гидратную щелочность, со вторым - общую щелочность согласно уравнению:

Na₂CO₃ + 2HCI = 2 NaCI + H₂O +CO₂.

Общий объем раствора хлороводородной кислоты концентрации 0,1000 моль/дм³, израсходованный на титрование с обоими индикаторами характеризует общую щелочность воды.

Оборудование и реактивы: штатив; бюретка, вместимостью 25 см³; колба коническая, вместимостью 250 см³; стакан для слива; мерная пипетка, вместимостью 100 см³; раствор HCI, С_эк(HCI) = 0,1000 моль/дм³; индикатор метиловый оранжевый,  = 0,05 %; фенолфталеин,  = 0,5 %.

Методика выполнения анализа. В коническую колбу вносят мерной пипеткой 100,00 см³ анализируемой воды, добавляют три капли индикатора фенолфталеина и осторожно (по каплям) титруют при перемешивании раствором хлороводородной кислоты до обесцвечивания. Отмечают объем хлороводородной кислоты, израсходованный на титрование (V₁). Затем добавляют 3 капли метилового оранжевого и продолжают титровать до перехода окраски раствора из желтой в оранжевую (V₂). Проводят 2-3 параллельных титрования. Объем кислоты, израсходованный на титрование воды с фенолфталеином, характеризует гидратную щелочность (по фенолфталеину) (X_гидр.). Рассчитывают гидратную щелочность по формуле:

Х_гидр. = V₁  К, (36)

где V₁ - объем раствора хлороводородной кислоты, израсходованный на титрование воды с фенолфталеином, см³;

К - поправочный коэффициент концентрации раствора хлороводородной кислоты к С_эк(HCI) = 0,1000 моль/дм³.

Щелочность воды (Х общ., см³/100 см³ воды ) рассчитывают по формуле:

Х_общ. = (V₁ +V₂) K, (37)

жүктеу/скачать 1.1 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: