间接碘量法测定果汁中维C的含量【引言】维生素C(简称VC)又名抗坏血酸(AA),是维持机体生理机能和人体中不可缺少的一种重要营养物质的维生素之一,广泛存在于水果和蔬菜中,参与机体内一系列的代谢和反应。
维生素C还常作为添加剂、营养强化剂、增味剂、防腐剂等用于食品工业。
维生素C的测定分为化学法和仪器法两类。
一般方法有2.6-二氯靛酚滴定法;2.4-二硝基苯肼比色法;荧光分光光度法;电化学法和高效液相色谱法。
二甲苯-二氯靛酚比色法虽然适用于测定深色样品还原型抗坏血酸,但由于萃取液二甲苯为有机溶剂,有很强的毒性,既不利于操作人员的健康,也不利于环境保护,故不推荐此法。
紫外分光光度法是根据维生素C具有对紫外光产生吸收和对碱不稳定的特性,于波长243nm处测定样品溶液与碱处理样品两者吸光度之差,通过查校准曲线计算样品中维生素C的含量。
此法操作简单、快速准确、重现性好,适合含深色样品的测定。
气相色谱法、液相色谱法和荧光法等方法虽然具有灵敏度高、选择性好、测定迅速等优点,但气相色谱仪、液相色谱仪和荧光分光光度计等仪器都比较精密昂贵,一般的常规实验室恐难具备。
而碘滴定法仅仅需要常规的滴定设备,条件简单,耗用的仪器药品少,易于满足实验条件,而且测量结果也令人满意。
因此,在满足测定范围和测定精度要求的前提下,应尽可能选择不需要昂贵仪器设备条件而且简单易行的方法。
本实验改进了常规的测定果汁中Vc含量的直接碘量法,先使维生素C与过量的碘单质反应,再用硫代硫酸钠滴定反应剩余的碘,缩短了维生素C溶液与空气的接触时间,并避免了碘的挥发对实验结果造成的影响。
容易得到比直接碘量法更准确的结果。
【实验原理】维生素C是人体重要的维生素之一,缺乏时会产生坏血病,故维生素C又称抗坏血酸,属水溶性维生素。
维生素C纯品为白色无臭结晶,熔点在190—192℃,易溶于水,不溶于油剂。
结晶抗坏血酸在空气中稳定,但它在水溶液中易被空气和其他氧化剂氧化,生成脱氢抗坏血酸;在碱性条件下易分解,见光加速分解;在弱酸条件中较稳定。
维生素C(C6H8O6, E=0.18),分子结构中的烯二醇基具有还原性,能被I2定量地氧化成二酮基,抗坏血酸分子中的二烯醇基被I2完全氧化后,则I2与淀粉指示剂作用而使溶液变蓝,所以当滴定到溶液出现蓝色时即为终点。
由于维生素C的还原性很强,即使在弱酸性条件下,上述反应也进行得相当完全。
维生素C在空气中极易被氧化,尤其在碱性介质中更甚,故该滴定反应在稀Hac溶液里进行,以减少维生素C的副反应。
溶液pH值以保持在3-5为宜。
使用淀粉作为指示剂,用直接碘量法也可以用来测定药片、注射液、蔬菜、水果中维生素C的含量。
I2标准溶液采用间接配制法获得,用Na2S2O3标准溶液标定,反应如下:2S2O32- + I2= S4O62- + 2I-)(2)a()a()(23223222IVOSNVOSNcIC标定Na2S2O3标准溶液的原理:Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3+ +7H2O+3I2; I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaINa2S2O3中一般含有S、NaCl等杂质,不能直接配制为标准溶液。
Na2S2O3在中性和弱碱性的溶液中较稳定,酸性溶液中不稳定,易分解。
配制Na2S2O3溶液时需用新煮沸并且冷却了的蒸馏水,煮沸是为了除去二氧化碳及杀死微生物,热溶液会使Na2S2O3分解。
光能促进Na2S2O3分解,所以Na2S2O3溶液应该保存在棕色的试剂瓶中并且尽可能的避免与空气接触。
K 2Cr2O7与KI的反应速率较慢,所以应将溶液放在带塞的锥形瓶中,并且应该放在暗处一定的时间,使二者充分反应。
KI溶液中不能有碘单质及碘酸钾。
如果KI的溶液显黄色,或是酸化后加淀粉显蓝色,就应该用Na2S2O3溶液将其滴定至无色后使用。
滴定前须将溶液稀释,稀释既可以降低酸度使得I离子被空气的氧化速率减慢又可使Na2S2O3溶液的分解速率减小,而且稀释后Cr3+的绿色减弱,便于观察终点。
【仪器试剂】1.器材分析天平(0.1mg),碱式滴定管(50 mL),铁架台,碘量瓶(实验室没有,用锥形瓶代替),移液管(20mL),容量瓶(200ml)、锥形瓶(250ml)、量筒(100ml、10ml)、棕色瓶(500mL)、烧杯、玻璃棒、滴管。
2.药品橙子(橙汁)、K2Cr2O7固体(C.P基准试剂),Na2S2O3•5H2O固体,I2固体,KI固体、HCl(6mol•L-1),HAc(2mol•L-1),淀粉指示剂(0.5%)。
Na2CO3固体【实验部分】一、K2Cr2O7标准溶液的配制二、Na2S2O3标准溶液的配制和标定三、I2标准溶液的配制与标定四、维生素C含量的测定【所需试剂的配制及标定】1、K2Cr2O7标准溶液的配制准确称取基准试剂K2Cr2O7固体0.2678g于小烧杯中,加入少量蒸馏水溶解后,移入200ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀。
2、0.1 mol•L-1Na2S2O3标准溶液的配制称取12.5330g Na2S2O3•5H2O固体,用新煮沸并冷却的蒸馏水溶于500mL烧杯中,加入0.2060gNa2CO3使溶液呈碱性,以防止Na2S2O3分解,溶液保存于棕色试剂瓶中,用时再标定.(放置长时间后,再用前应重新标定)3、0.1 mol•L-1Na2S2O3标准溶液的标定用移液管吸取上述K2Cr2O7标准溶液20.00ml 于250ml 锥形瓶中,加入8ml 6 mol•L HCl,5-8ml 20%KI溶液,盖上表面皿,在暗处放5分钟后,取出加100ml 水,立即以用待标定的Na2S2O3溶液滴定至淡黄色,再加入2ml 0.5%淀粉溶液, 继续滴至溶液呈亮绿色为终点。
平行滴定3次。
4.I2标准溶液的配制与标定1)I2标准溶液的配制称取3.3256gI2和4.3692gKI,将I2置于研钵中研碎,再将两种固体放入小烧杯中,加少量水,搅拌至I2全部溶解,加水至250mL,混合均匀,转入250mL棕色瓶中。
2)I2标准溶液的标定准确移取20.00mLNa2S2O3溶液标准于250mL锥形瓶中,加50mL蒸馏水、0.5%淀粉指示剂5mL,用I2滴定至稳定的蓝色,30S不褪色即为终点,记下体积。
计算浓度。
平行标定三次。
5.其它试液的配制1)0.5%淀粉溶液的配制称取0.25g淀粉于小烧杯中,加少许水调成浆,搅拌下加到50mL沸水中,冷却后备用。
2)、KI溶液(20%)的配制称取10.1260gKI固体于小烧杯中,加入40克水溶解。
3)、橙汁的制备称量一只橙子,重243g,取100g左右挤出20ml左右的橙汁,准确移取20ml 于烧杯中加入蒸馏水将其稀释到80ml。
【滴定操作】用移液管准确移取20.00mL左右样品于碘量瓶中,用新煮沸并冷却的蒸馏水50mL、10mL 2mol•L-1Hac溶液溶解。
然后准确移取20.00mL碘标准液加入碘量瓶(锥形瓶)中,充分摇匀。
反应一会后,用Na2S2O3标准液滴定反应剩余的碘,滴定至溶液呈浅黄色后,加入2mL 0.5%淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好消失。
记录消耗的Na2S2O3标准液体积V,平行测定三份。
计算果汁样品中的维C含量。
【数据处理】1) 0.1 mol •L-1Na 2S 2O 3标准溶液的标定223C Na 2S 2O 3 =6 C K 2Cr 2O 7×V K 2Cr 2O 7V Na 2S 2O 32)I 2标准溶液的标定3)间接碘量法测得的Vc含量数据处理:(C I2×20.00-C Na2S2O3V Na2S2O3×1/2)×176.12× 4 mg/mlVc%=20【分析与讨论】实验结果的分析:实验中测得的原橙汁含量为 1.450mg/ml, 经查文献资料得知,一般的橙子中维生素C含量约为40-50mg/100g,我们所用的橙子为100g左右,挤出了20几毫升的橙汁,测得的原橙汁含量为1.450mg/ml,正好与文献的参考值相近。
另外,经本人查证,超市里的美汁源果粒橙维生素C含量为31.9mg/100ml,可见其并不是原橙汁,兑了水。
而且,不同产地和不同品种的橙子的维生素C含量会有所差别,但相差不会很大。
误差分析:间接碘量法测Vc含量得到的相对平均偏差有点大,原因有以下几点:用间接碘量法测得的三组数据所用I2的体积有所不同,存在一定的系统误差,使数据出现一定的波动;由于维生素C的强还原性,极易被氧化而使其含量减少,从而使I2的体积消耗减少;实验操作存在随机误差。
在用硫代硫酸钠滴定反应剩余的碘时,我们增做了一个小实验,改变了Hac 的量,由10ml改为5ml, pH降低了一点后,换算出的维C含量比用10ml的Hac 的高一点,可见,橙汁中的pH会影响最后的维C含量测定。
用直接碘量法测定橙汁维C含量的方法存在以下不足:1、不溶物对维生素C 有吸附作用;2、维生素C的还原性很强,受空气中氧的影响很大,直接碘量法使得溶液与空气接触时间增长。
这两点都会使测定结果偏低。
为了克服以上缺点,不需对样品进行前处理,直接用间接碘量法测定维生素C的含量,测定结果令人满意。
本实验在前人的直接碘量法测定橙汁维C含量的基础上,进行了方案的改良,具有一定的创新性和提高了结果的准确度,先使维生素C与过量的碘单质反应,再用硫代硫酸钠滴定反应剩余的碘,根据消耗的硫代硫酸钠体积间接换算出维生素C的含量,缩短了维生素C溶液与空气的接触时间,避免了它的氧化,也避免了碘的挥发对实验结果造成的影响,容易得到比直接碘量法更准确的结果。
同时,实验过程中用的都是煮沸过除了氧的蒸馏水,保证了结果的准确性。
【实验拓展补充】①.酸碱性对VC测定的影响抗坏血酸分子中的二烯醇基与I2的氧化反应,在碱性或酸性条件下均可进行,但在酸性介质中抗坏血酸表现较为稳定,且无副反应,所以反应在稀酸(乙酸、稀硫酸)环境中进行更好。
样品中加入稀酸后,溶液pH控制在一定的酸度范围内方可用碘标准溶液进行滴定。
pH值过高或过低都能使其内酯环水解,使其含量下降。
维生素C的测定受溶液pH值影响较大。
pH值太高,空气中的氧能与维生素C发生氧化还原反应;pH值太低,溶液中一些强还原性物质能与维生素C作用,这些都会使测定结果偏低,且精密度不高。
实验中溶液pH值以保持在3-5为宜。
在实际测定中,用冰醋酸作介质可控制溶液pH值在4左右。
②、KI对VC测定的影响KI易氧化而产生碘单质,从而对实验产生干扰,故应注意:A、KI浓度不应过大,比较合适的浓度为10%~20%。
B、KI必须是现用现配的,新配制的KI应放在棕色瓶中避光保存。
如果不这样做,KI很可能氧化生成碘单质,从而用滴定法无法进行测定或测量值偏小。