從茶葉中分離和鑑定某些元素

2021-03-04 09:56:11 字數 3638 閱讀 3718

一、 實驗目的

1. 了解並掌握鑑定茶葉中某些化學元素的方法。

2. 學會選擇合適的化學分析方法。

3. 掌握配合滴定法測茶葉中鈣、鎂含量的方法和原理。

4. 掌握分光光度法測茶葉中微量鐵的方法。

5. 提高綜合運用知識的能力。

二、 實驗原理

茶葉屬植物類,為有機體,主要由c,h,n和o等元素組成,其中含有fe,al,ca,mg等微量金屬元素。本實驗的目的是要求從茶葉中定性鑑定fe,al,ca,mg等元素,並對fe,ca,mg進行定量測定。

茶葉需先進行「乾灰化」。「乾灰化」即試樣在空氣中置於敞口的蒸發皿後坩堝中加熱,把有機物經氧化分解而燒成灰燼。這一方法特別適用於生物和食品的預處理。

灰化後,經酸溶解,即可逐級進行分析。

鐵鋁混合液中fe3+離子對al3+離子的鑑定有干擾。利用al3+離子的兩性,加入過量的鹼,使al3+轉化為離子留在溶液中,fe3+則生成沉澱,經分離去除後,消除了干擾。

鈣鎂混合液中,ca2+離子和mg2+的鑑定互不干擾,可直接鑑定,不必分離。

鐵、鋁、鈣、鎂各自的特徵反應式如下:

根據上述特徵反應的實驗現象,可分別鑑定出fe,al,ca,mg 4個元素。

鈣、鎂含量的測定,可採用配合滴定法。在ph=10的條件下,以鉻黑t為指示劑,edta為標準溶液。直接滴定可測得ca,mg總量。

若欲測ca,mg各自的含量,可在ph>12.5時,使mg2+離子生成氫氧化物沉澱,以鈣指示劑、edta標準溶液滴定ca2+離子,然後用差減法即得mg2+離子的含量。

fe3+, al3+離子的存在會干擾ca2+,mg2+離子的測定,分析時,可用三乙醇胺掩蔽fe3+與al3+。

茶葉中鐵含量較低,可用分光光度法測定。在ph=2~9的條件下,fe2+與鄰菲囉啉能生成穩定的橙紅色的配合物,反應式如下:

該配合物的,摩爾吸收係數。

在顯色前,用鹽酸羥胺把fe3+還原成fe2+,其反應式如下:

顯色時,溶液的酸度過高(ph<2),反應進行較慢;若酸度太低,則fe2+離子水解,影響顯色。

三、 試劑與儀器

試劑 1%鉻黑t,6mol·l-1hcl,2 mol·l-1hac,6 mol·l-1naoh,0.25 mol·l-1 ,0.01 mol·l-1(自配並標定)edta,飽和ks**溶液,0.

010mg·l-1fe標準溶液,鋁試劑,鎂試劑,25%三乙醇胺水溶液,緩衝溶液(ph=10),hac~naac緩衝溶液(ph=4.6),0.1%鄰菲囉啉水溶液,1%鹽酸羥胺水溶液。

儀器煤氣燈,研缽,蒸發皿,稱量瓶,托盤天平,分析天平,中速定量濾紙,長頸漏斗,250ml容量瓶,50ml容量瓶,250ml錐形瓶,50ml酸式滴定管,3cm比色皿,5ml、10ml吸量管,722型分光光度計。

四、 實驗方法

1. 茶葉的灰化和試驗的製備

取在100~105℃下烘乾的茶葉7~8g於研缽中搗成細末,轉移至稱量瓶中,稱出稱量瓶和茶葉的質量和,然後將茶葉末全部倒入蒸發皿中,再稱空稱量瓶的質量,差減得蒸發皿中的茶葉的準確質量。

將盛有茶葉末的蒸發皿加熱使茶葉灰化(在通風廚中進行),然後公升高溫度,使其完全灰化,冷卻後,加6 mol·l-1hcl 10ml於蒸發皿中,攪拌溶解(可能有少量不溶物)將溶液完全轉移至150ml燒杯中,加水20ml,再加6 mol·l-1nh3·h2o適量控制溶液ph為6~7,使產生沉澱。並置於沸水浴加熱30min,過濾,然後洗滌燒杯和濾紙。濾液直接用250ml容量瓶盛接,並稀釋至刻度,搖勻,貼上標籤,標明為ca2+,mg2+離子試液(1#),待測。

另取250ml容量瓶乙隻於長頸漏斗之下,用6 mol·l-1hcl 10ml重新溶解濾紙上的沉澱,並少量多次地洗滌濾紙。完畢後,稀釋容量瓶中濾液至刻度線,搖勻,貼上標籤,標明為fe3+離子試驗(2#),待測。

2. fe,al,ca,mg元素的鑑定

從1#試液的容量瓶中倒出試液1ml於一潔淨的試管中,然後從試管中取液2滴於點滴板上,加鎂試劑1滴,再加6 mol·l-1naoh鹼化,觀察現象,作出判斷。

從上述試管中再取試液2~3滴於另一試管中,加入1~2滴2 mol·l-1hac酸化,再加2滴0.25 mol·l-1,觀察實驗現象,作出判斷。

從2#試液的容量瓶中倒出試液1ml於一潔淨試管中,然後從試管中取試液2滴於點滴板上,加飽和ks** 1滴,根據實驗現象,作出判斷。

在上述試管剩餘的試液中,加6 mol·l-1naoh直至白色沉澱溶解為止,離心分離,取上層清液於另一試管中,加6 mol·l-1hac酸化,加鋁試劑3~4滴,放置片刻後,加6 mol·l-1nh3·h2o鹼化,在水浴中加熱,觀察實驗現象,作出判斷。

3. 茶葉中,ca,mg總量的測定

\ 從1#容量瓶中準確吸取試液25ml置於250ml錐形瓶中,加入三乙醇胺5ml,再加入緩衝溶液10ml,搖勻,最後加入鉻黑t指示劑少許,用0.01 mol·l-1edta標準溶液滴定至溶液由紅紫色恰變純藍色,即達終點,根據edta的消耗量,計算茶葉中ca,mg的總量。並以mgo的質量分數表示。

4. 茶葉中fe含量的測量

(1)鄰菲囉啉亞鐵吸收曲線的繪製用吸量管吸取鐵標準溶液0,2.0,4.0ml分別注入50ml容量瓶中,各加入5ml鹽酸羥胺溶液,搖勻,再加入5ml hac~naac緩衝溶液和5ml鄰菲囉啉溶液,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。

放置10min,用3cm的比色皿,以試劑空白溶液為參比溶液,在722型分光光度計中,從波長420~600nm間分別測定其光密度,以波長為橫座標,光密度為縱座標,繪製鄰菲囉啉亞鐵的吸收曲線,並確定最大吸收峰的波長,以此為測量波長。

(2)標準曲線的繪製用吸量管分別吸取鐵的標準溶液0,1.0,2.0,3.

0,4.0,5.0,6.

0ml於7只50ml容量瓶中,依次分別加入5.0ml鹽酸羥胺,5.0mlhac~naac緩衝溶液,5.

0ml鄰菲囉啉,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻,放置10min。用3cm的比色皿,以空白溶液為參比溶液,用分光光度計分別測其光密度。以50ml溶液中鐵含量為橫座標,相應的光密度為縱座標,繪製鄰菲囉啉亞鐵的標準曲線。

(3)茶葉中fe含量的測定用吸量管從2#容量瓶中吸取試液2.5ml於50ml容量瓶中,依次加入5.0ml鹽酸羥胺,5.

0mlhac~naac緩衝溶液,5.0ml鄰菲囉啉,用水稀釋至刻度,搖勻,放置10min。以空白溶液為參比溶液,在同一波長處測其光密度,並從標準曲線上求出50ml容量瓶中fe的含量,並換算出茶葉中fe的含量,以fe2o3質量數表示之。

五、注意事項

1. 茶葉盡量搗碎,利於灰化。

2. 灰化應徹底,若算溶後發現有未灰化物,應定量過濾,將未灰化的重新灰化。

3. 茶葉灰化後,酸溶解速度較慢時可小火略加熱,定量轉移要安全。

4. 測fe時,使用的吸量管較多,應插在所吸的溶液中,以免搞錯。

5. 1#250ml容量瓶試液用於分析ca,mg元素,2#250ml容量瓶用於分析fe,al元素,不要混淆。

六、思考題

1. 預習思考

(1)應如何選擇灰化的溫度?

(2)鑑定ca2+時,mg2+為什麼股干擾?

(3)測定鈣鎂含量是加入三乙醇胺的作用是什麼?

(4)鄰菲囉啉分光光度法測鐵的作用原理如何?用該法測得的鐵含量是否為茶葉中亞鐵含量?為什麼?

(5)如何確定鄰菲囉啉顯色劑的用量?

2. 進一步思考

(1)欲測該茶葉中al含量,應如何設計方案?

(2)試討論,為什麼ph=6~7時,能將fe3+,al3+離子與ca2+,mg2+離子分離完全。

(3)通過本實驗,你對分析問題和解決問題方面有何收穫?請談談體會。

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