Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов

простейшей формуле

[pic], где

К – константа диссоциации.

Необходимая концентрация водородных ионов может быть произведена по

нашему желанию, что имеет большое практическое значение и чем постоянно

приходится пользоваться.

Смеси кислот с их солями (буферные смеси) обладают важным свойством,

состоящимх в устойчивом сохранении [H(] при сильных разведениях. Это

свойство представляет большую практическую ценность. Однако буферное

действие этих разбавленных растворов понижается. Всякий буферный раствор

может нейтрализовать только известное предельное количество кислоты или

щелочи т.е. обладает определенной буферной емкостью. Емкость буфера тем

больше, чем больше молей буферного вещества будет содержаться в данном

растворе. Вытяжки из некоторых растительных объектов обладают значительной

буферностью.

Определение концентрации водородных ионов

Для определения рН существует много методов, основывающихся на

электрометрических и колориметрических принципах. Хорошие результаты могут

быть получены при определении рН по колориметрическому метода Михаэльса с

набором индикаторов и цветной шкалы в пробирках. Для более точных

определений рН необходимо пользоваться электрометрическим методом.

Существующие в настоящее время приборы, потенциометры, позволяют

производить определение рН достаточно быстро и точно.

Их колориметрических методов удобны для пользования методы с

индикаторными бумажками, пропитанными индикаторами (колориметр Вульфа), или

с набором индикаторных карандашей (колориметр, предложенный Е. Хорошей).

Эти методы отличаются широкой возможностью применения в тех случаях, когда

точность определения рН достаточна от 0.1-0.2, так как ошибка в определении

рН возможна в этих пределах. В ряде случаев такая точность является

удовлетворительной. При изучении биохимических процессов необходима большая

точность.

Определение рН при помощи карандашного колориметра.

Весь прибор заключен в коробку размером 9х17х5 см и состоит из набора 6

индикаторных карандашей и 6 цветных шкал, для сравнения объединенных

попарно, предметного стеклышка, стеклянной палочки и фильтровальной бумаги.

Метод основан на измерении окраски индикатора, нанесенного карандашом

тонким слоем на смоченную опытным раствором фильтровальную бумагу, под

влиянием рН этого раствора. Каждый карандаш чувствителен только в

определенном пределе шкалы рН и каждому карандашу соотвествует своя шкала,

обозначенная одним и тем же номером

Предельные значения чувствительности каждого карандаша:

№1………………….1.2-2.4 №4………………………………6.6-8.6

№2………………….2.6-5.0 №5………………………………8.6-10.4

№3………………….5.2-6.6 №6………………………………10.6-12.6

Этот метод применим для приготовления растворов с определенными

границами рН, для быстрых ориентировочных определений в полевых условиях и

экспедициях, для быстрых но приближенных определений рН в соках и мезге,

особенно при наличии небольших проб материала. Точность метода не превышает

0.1. Для изучения биохимических процессов необходимо применять более точные

методы.

Ход определения.

На предметное стекло кладут полоску беззольной фильтровальной бумаги и

смачивают ее испытуемой жикдостью до ровного увлажнения. Как только капля

растеклась по всей бумажке, на ней делают карандашом несколько легких

равномерных по нажиму штрихов. Ожидают некоторое время, чтобы нанесенные на

бумагу штрихи приняли постоянную окраску. После этого полученные оттенок

отыскивают на соответствующей взятому карандашу шкале.

Если рН жидкости приблизительно известен, то сразу выбирают карандаш,

соответствующий предпологаемому рН. В случае, если рН неизвестен,

определение начинают с карандаша №3 (рН 5.2 – 6.6). Если при сравнении со

шкалой находят, что оттенок штриха совпадается с окраской, соответствующей

рН 6.6 (или 5.2), тогда берут соседний карандаш №4 (или №2) и также наносят

штрихи. В случае совпадения оттенка, соответствующего рН 6.6 (или 5.2) по

другой шкале (4 и 2, с которой надлежит сравнивать оттенки), тогда истинное

значение рН лежит между крайними значениями рН двух шкал. Этим методом

можно определять рН взвеси, окрашенных вытяжек, соков и мезги. В случае

определения рН в мезге берут полоску фильтровально бумаги шириной в 1 см и

погружают ее одним концом в мезгу. Увлажнение бумаги будет быстро

распространяться к противоположному концу. На эту увлажненную, но не

окрашенную мезгой часть бумаги наносят штрихи индикаторным карандашом. В

случае окрашенных соков или вытяжек на бумагу наносят несколько больших

капель и штрихи наносят также на увлажненные, но не окрашенные части

бумаги.

Электрометрическое определение рН.

Метод основан на том, что между электродом, насыщенным водородом и

жидкостью, имеющией водородные ионы, возникает скачок потенциала, зависящий

от концентрации последних. Потенциал электрода можно определеить с помощью

другого электрода, имеющего постоянный потенциал. Последний называется

стандартным полуэлементом. Если соединить два электрода, то получится

элемент, ЭДС которого можно измерить. Обычно неизвестную разность

потенциалов уравновешивают противоположно направленной известной. Принцип

этот иллюстрируется схемой, изображенной на рис.

Здес С – свинцовый аккумулятор и х – неизвестная ЭДС, которую надо

определить. СА и СБ – толстые провода с небольшим сопротивлением, которым

можно пренебречь.

АБ – проволока, имеющая одинаковое поперечное сечение по всей длине.

Потенциал между АБ равномерно падает вдоль проволоки. Контакт В, скользящий

по проволоке, так соединен с неизвестным элементом х, что положительный

полюс аккумулятора соответствует положительному полюсу элемента, а

отрицательный полюс соединен с отрицательным полюсом аккумулятора.

Таким образом, в цепи Ах (через гальванометр) имеются две ЭДС: Е между

А и В и между А, х и В, направленные одна против другой. Скользящий контакт

двигают вдоль проволоки АБ до тех пор, пока гальванометр не укажет на

отсутствие тока. Это будет тем состоянием, когда разность потенциалов

уравновешена. Так как проволока АБ на всем протяжении имеет одинаковое

поперечное сечение, то разность потенциалов между А и В будет (АВ:АБ)Е, где

Е - ЭДС аккумулятора, а АВ:АБ – отношение сопротивления, равное отношению

длин отрезков. Если вся длина проволоки равна 1000 мм, то ЭДС неизвестного

элемента будет равна (АВ:1000)Е.

АВ представляет отсчет по линейке, а Е может быть легко определено

переключением на место х элемента с известной электродвижущей силой

(например при включении элемента Вессона).

Аппаратура – электрометрическая устновка, включающая:

1) Аккумулятор в качестве источника тока;

2) Нормальные элементы;

3) Гальванометр;

4) Каломелевые электроды;

5) Хингидронный электрод;

6) Реостаты, ключ для кратковременного включения тока, переключатели,

агар-агаровые дугообразные ключи (рис. )

Аккумулятор должн иметь напряжение 2.0 В; если напряжение упало ниже

1.9 В, его необходимо зарядить вновь. ЭДС недавно заряженного аккумулятора

изменяется немного при разряде в течение первых минут, поэтому

рекомендуется дать разрядиться аккумулятору в течение 10 – 15 минут,

включая его в систему перед измерением.

В качестве нормального элемента применяется элемент Вессона, который

содержит раствор сульфата кадмия, насыщенный при всех температурах.

Положительным полюсом элемента служит чистая ртуть, покрытая слоем пасты из

сернокислой закиси ртути, тщательно смешанной с ртутью. Отрицательный полюс

– амальгама, содержащая 12.5% кадмия (по весу). Электродвижущая сила

стандартного элемента между 15о и 25о равна 1.0183 + 0.000004 (20 – to).

Для определения рН применяются чувствительные стрелочные гальванометры.

Вр время измерения ток не должен непрерывно проходить через прибор.

Гальванометр может быть заменен капиллярным электродом.

Каломелевые электроды употребляются в качестве стандартных

полуэлементов. Они состоят из ртути и каломели, над которыми находится

раствор хлористого калия. Слой чистой ртути помещают на дно электродного

сосуда. На ртуть помещают слой, состоящий из ртутно-каломелевой пасты. Эта

смесь получается при совместном растирании ртути и каломели так, чтобы

ртуть пришла в мелко раздробленное состояние. Черную или серочерную смесь

промывают несколько раз раствором хлористого калия, которым намерены

наполнить сосуд. Удобной формой каломелевого электрода является сосуд,

изображенный на рис.

В зависимости от того, какой концентрации взят раствор для наполнения

сосуда каломелевого электрода, их обозначают 0.1 н., 1.0 н., 3.5 н., или

насыщенный каломелевый электрод.

Разность потенциалов всех стандартных электродов отнесена к нормальному

оригинальному водородному электроду. Он равняется:

для 0.1 н. каломелевого электрода . . . . . . . . . . 0.3380 + 0.00006

(to – 18)

для 1.0 н. каломелевого электрода . . . . . . . . . .0.2864

для 3.5 н. каломелевого электрода . . . . . . . . . . 0.2549

для насыщенного каломелевого электрода . . . 0.2503

Снаряжение каломелевого электрода.

Изготовленный сосуд наполняют до краев хромовой смесью и оставляют на

24 часа. Стеклянную трубку с вплавленной в нее платиновой проволокой также

выдерживают 24 часа в этой смеси. Затем сосуд и стеклянную трубку с

платиновой проволокой промывают сначала в водопроводной воде, а затем в

дистилированной. Кран на боковой трубке не смазывают вазелином, чтобы

замыкание происходило через смоченный шлиф даже при закрытом кране. Вода

перегоняется дважды; каломель, хлористый калий и металлическая ртуть должны

быть специально очищены.

В сосуд наливают ртути столько, чтобы ею была вполне покрыта платиновая

проволока трубки, затем смазывают штиф и плотно вставляют стеклянную

трубку, ее больше не вынимают. Сосуд укрепляют в горизонтальном положении.

После этого в фарфоровой ступке растирают несколько граммов каломели с

приготовленным раствором хлористого калия (0.1 н. и нормального или

насыщенного); после некоторого времени стояния раствор сливают, приливают

его вновь; растирание и сливание повторяют несколько раз. Затем кашицу из

каломели наносят тонким слоем на ртуть, всасывая через боковую трубку (для

этого пользуются верхним краном) вместе с небольшим количеством раствора

хлористого калия. После того как каломель осядет, сосуд на 2/3 также путем

всасывания наполняют соответствующим раствором хлористого калия (при

наполнении насыщенным раствором хлористого калия необходимо, чтобы на

каломели были кристаллы этой соли). Во всех случаях заботятся о том, чтобы

в боковой трубку не было пузырька. Иногда в изгибе трубку делают небольшое

раздутие для улавливания пузырька воздуха.

Хингидронный электрод может заменить собой водородный электрод.

Хингидрон представляет собой растворимый в воде (в незначительных

количествах) порошок, состоящий из соединения хинона и и гидрохинона в

эквимолекулярных количествах.

При растворении хингидрон распадается на свои составные части, причем

между ними устанавливается динамическое равновесие

С6Н4О2 + Н2 ( С6Н4О2Н2

хинон гидрохинон

Следовательно, хингидронный электрод можно рассматривать как электрод,

обладающий весьма малым давлением водорода. Потенциал хингидронного

электрода меняется с изменением концентрации водородных ионов, так же, как

и потенциал водородного электрода. Разность потенциалов между хингидронным

и насыщенным каломелевым электродами составляеит 0.4541 В.

Электрод представляет собой кусок проволоки или пластинки из платины

(гладкой). Для измерения электрод погружают в раствор (5 – 10 мл),

взболтанный в течение 30 секунд с 10 – 50 мг хингидрона. Электрод перед

употреблением предварительно очищаю нагреванием с хромовой смесью и до

определения сохраняют в ней.

Приготовление хингидрона.

100 г железных квасцов растворяют в 300 мл воды при 65о этот раствор

выливают в раствор 25 г гидрохинона в 300 мл воды. Кристаллы хингидрона

осаждаются в виде тонких игл. После охлаждения льдом их отсасывают. Выход

15 г. После перекристаллизации из воды этот хингидрон содержит только следы

железа.

Ход определения.

Для приготовления вытяжек берут навеску муки семян 10 г и смешивают с

100 мл хорошо прокипяченной дистилированной воды. После часа стояния хорошо

взбалтывают, дают отстояться и набирают пипеткой с обрезанным или

оплавленным кончиком, в который вставлен плотный тампон (для фильтрования),

несколько миллилитров экстракта. Листья, плоды, клубни измельчают на

мясорубку (иногда два раза) и указанной выше пипеткой отбирают 20 – 30 мл

сока. Удобно бывает предварительно отжать мезгу. Раствор или сок наливают в

химический стакан на 50 – 100 мл (удобнее пользоваться пробиркой с

конусовидным дном), насыпают в него щепотку хингидрона (чтобы после

взбалтывания оставался осадок), опускают в него вычищенный платиновый

электрод, который соединен с подвижным контактомю Измеряемый элемент

состоит из двух электродов стандартного полуэлемента, соединенного с

исследуемым электродом (раствором, соком), в который прибавлено немного

кристаллов хингидрона (хингидронный электрод). В этот же стакан вставляют

дугообразную трубку, наполненную раствором хлористого калия и агар-агара в

воде. Другой конец ее опущен в промежуточный сосуд с насыщенным раствором

хлористого калия; в этот сосуд опущен каломелевый электрод (малая цепь).

После этого включают цепь и при помощи подвижного контакта находят нулевое

положение контакта на линейке. Затем включают в малую цепь нормальный

элемент Вестона и находят нулевое положение, передвигая для этого

скользящий контакт.

Так как электродвижущая сила элемента Вестона известна, то ЭДС

испытуемого хингидронно-каломелевого элемента находят по формуле

[pic] при 18 градусах Цельсия,

где l – отсчет длины отрезка по линейке при включении в цепь

испытуемого элемента (сок, вытяжка), l1 – отсчет при включении элемента

Вестона.

Повторив определение с новой порцией раствора, берут среднее и

вычисляют рН по формуле:

[pic],где

0.00068(t-18) и 0.0002(t-18) являются температурными поправками.

Сильнокислая среда – рН 0 – 3, слабокисла – рН 4 – 6, слабощелочная –

рН 8 – 10, сильнощелочная – рН 11 – 14, нейтральная – рН 7.

Принципы измерения с двумя реостатами (магазинами сопротивлений).

Вместо измерительной линейки удобной пользоваться установками с магазинами

сопротивлений. В большой круг (рис. ) включены реостаты 1 и 2 на 1000 или

1100 Ом каждый, в малый круг – реостат 2. В реостате 1 все ключи сняты,

следовательно включено 1000 Ом, а в реостате 2 все ключи в своих гнездах, и

ток через реостат проходит без сопротивления. Если же из реостата 2 мы

переставим ключи в соответствующие места реостата 1, то этим введем

сопротивление в малом круге цепи, не изменив общего сопротивления в большом

круге цепи.

Ход определения сводится к тому, чтобы довести сопротивление в малой

цепи до компенсации тока в большой цепи. Для этого в малой цепи при

включенном стандартном элементе увеличивают сопротивление путем

перестановки ключей из реостата 2 в такие же гнезда реостата 1 (включая на

мгновение гальванометр). Ключи подбирают до тех пор, пока гальванометр не

покажет отсутствие тока. Тогда подсчитывают введенные сопротивления,

суммируя сопротивления (в омах) в магазине 2, и записывают. Затем включают

испытуемый каломельно-хингидронный электрод и точно таким же образом

достигают полной компенсации тока перестановкой ключей. Подсчитав,

записывают новое сопротивление в магазине 2. По формуле узнают ЭДС

испытуемого элемента:

[pic],

где а – сопротивление в омах при включении испытуемого раствора, б –

сопротивление при включении нормального элемента, Е – электродвижущая сила

в вольтах. Упрощенная формула:

[pic],

где 0.4541 – разность потенциалов хингидронного и насыщенного

каломелевого электрода.

В цепи, где разность потенциалов между раствором и металлом

определяется водородными ионами, одной единице рН соответствует потенциал

около 58 мВ (0.058 В).

2.5н NaOH – 0.05 н

5 мл NaOH – 245 мл H2O

Vhcl (0.1000) = 5мл (v naoh = 10.6, 10.7)

Навеска ябл.

зел – 2г. титровалось 2.6, 2.6

кр – 2г титровалось 3.6, 3.7

Страницы: 1, 2, 3