四川農(nóng)業(yè)大學(xué)第一屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)第一屆化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽茶葉中無(wú)機(jī)元素（Fe、Al、Ca、Mg）的鑒定與測(cè)定一、前言茶葉的化學(xué)成分是由3.5-7.0%的無(wú)機(jī)物和93～96.5%的有機(jī)物組成，茶葉中的無(wú)機(jī)礦質(zhì)元素約有27種，包括磷、鉀、硫、鎂、錳、氟、鋁、鈣、鈉、鐵、銅、鋅、硒等多種。通過(guò)飲茶攝入的無(wú)機(jī)礦質(zhì)元素能保持人體正常的糖代謝、有助于骨骼生長(zhǎng)、維持體液平衡等。此外茶葉中也含有一些對(duì)人體有害的元素,如鋁、鉛、鎘等,并且其浸出率均可達(dá)到60%。而過(guò)多的鋁對(duì)人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腦、肝、骨、腎、細(xì)胞、造血系統(tǒng)、人體免疫功能、胚胎等均有不良影響,鋁可干擾孕婦體內(nèi)的酸堿平衡,使卵巢萎縮,影響胎兒生長(zhǎng),并且影響機(jī)體磷、鈣的代謝等二、摘要把茶葉加熱灰化，某些元素形成易揮發(fā)物質(zhì)逸出，其他元素留在灰燼中，用酸浸取，茶葉中無(wú)機(jī)離子進(jìn)入溶液，所以可以從浸取液中鑒定測(cè)定Fe、Al、Ca、Mg元素，四種離子必須按一定條件進(jìn)行鑒定和測(cè)定。關(guān)鍵詞：茶葉無(wú)機(jī)離子鑒定測(cè)定三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并掌握鑒定茶葉中某些化學(xué)元素的方法。2、學(xué)會(huì)選擇合適的化學(xué)分析方法。3、掌握配合滴定法測(cè)茶葉中鈣、鎂含量的方法和原理。4、掌握分光光度法測(cè)茶葉中微量鐵、鋁的方法。5、提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。四、實(shí)驗(yàn)原理茶葉主要由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，需先進(jìn)行“干灰化”。“干灰化”即試樣在空氣中置于敞口的蒸發(fā)皿后坩堝中加熱，把有機(jī)物經(jīng)氧化分解而燒成灰燼。灰化后經(jīng)酸溶解,即可進(jìn)行逐級(jí)分析。四種金屬離子氫氧化物完全沉淀的PH值氫氧化物Ca（OHMg(OHFe(HOAl(HOPH值＞13＞114.15.2-9而PH＞9時(shí)，兩性物質(zhì)Al(HO又開始溶解。鐵鋁混合液中Fe3+離子對(duì)Al3+離子的鑒定有干擾。利用Al3+離子的兩性，加入過(guò)量的堿，使Al3+轉(zhuǎn)化為離子留在溶液中，F(xiàn)e3+則生成沉淀，經(jīng)分離去除后，消除了干擾。鈣鎂混合液中，Ca2+離子和Mg2+的鑒定互不干擾，可直接鑒定，不必分離。鐵、鋁、鈣、鎂各自的特征反應(yīng)式如下：Fe3+＋SCN-→Al3+＋鋁試劑＋→紅色絮狀沉淀Mg2+＋鎂試劑＋天藍(lán)色沉淀Ca2+＋草酸鹽＋→白色沉淀根據(jù)上述特征反映的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可分別鑒定Fe、Al、Ca、Mg元素?！?duì)鐵的測(cè)定茶葉中鐵含量較低，可用分光光度法測(cè)定。鄰二氮雜菲（簡(jiǎn)寫為phen)，是測(cè)定微量鐵的較好試劑，在PH=2～9的范圍內(nèi)，二價(jià)鐵離子與鄰二氮雜菲生成及穩(wěn)定的橘紅色配合物［Fe（phen)3]2+該配合物的最大吸收峰在510nm處，摩爾吸光系數(shù)=1.1×104L·mol-1·c鐵離子與鄰二氮雜菲也能生成3：1的淡藍(lán)色配合物，其lgK穩(wěn)=14.1。因此，顯色之前應(yīng)先預(yù)先用鹽酸羥胺把Fe3+離子還原為Fe2Fe3+＋2NH2OH·HCl→2Fe2+＋N2↑測(cè)定時(shí)，控制溶液的酸度在PH=5左右較為適宜，酸度高時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行較慢；酸度太低，而Fe2+·對(duì)鈣鎂的測(cè)定鈣、鎂含量的測(cè)定，可采用配合滴定法。在pH=10的條件下，以鉻黑T為指示劑，EDTA為標(biāo)準(zhǔn)溶液。直接滴定可測(cè)得Ca，Mg總量。若欲測(cè)Ca，Mg各自的含量，可在pH>12.5時(shí)，使Mg2+離子生成氫氧化物沉淀，以鈣指示劑、EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ca2+離子，然后用差減法即得Mg2+離子的含量。Fe3+,Al3+離子的存在會(huì)干擾Ca2+，Mg2+離子的測(cè)定，分析時(shí)，可用三乙醇胺掩蔽Fe3+與Al3+。加熱30min，過(guò)濾，然后洗滌燒杯和濾紙。濾液直接用250mL容量瓶盛接，并稀釋至刻度，搖勻，貼上標(biāo)簽，標(biāo)明為Ca2+,Mg2+離子試液（1＃），待測(cè)。另取250mL容量瓶一只于長(zhǎng)頸漏斗之下，用6mol·L-1HCl10mL重新溶解濾紙上的沉淀，并少量多次地洗滌濾紙。完畢后，稀釋容量瓶中濾液至刻度線，搖勻，貼上標(biāo)簽，標(biāo)明為Fe3+離子試驗(yàn)（2＃），待測(cè)。·Fe、Al、Ca、Mg元素的鑒定[2]從1＃試液的容量瓶中倒出試液1mL于一潔凈的試管中，然后從試管中取液2滴于點(diǎn)滴板上，加鎂試劑1滴，再加6mol·L-1NaOH堿化，觀察現(xiàn)象，作出判斷。（反應(yīng)必須在堿下條件下進(jìn)行，常需加EDTA溶液以掩蔽其他氫氧化物沉淀的干擾）從上述試管中再取試液2～3滴于另一試管中，加入1～2滴2mol·L-1HAc酸化，再加2滴0.25mol·L-1（N，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，作出判斷。從2＃試液的容量瓶中倒出試液1mL于一潔凈試管中，然后從試管中取試液2滴于點(diǎn)滴板上，加飽和KSCN1滴，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，作出判斷。在上述試管剩余的試液中，加6mol·L-1NaOH直至白色沉淀溶解為止，離心分離，取上層清液于另一試管中，加6mol·L-1HAc酸化，加鋁試劑3～4滴，放置片刻后，加6mol·L-1NH3·H2O堿化，在水浴中加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，作出判斷?！y(cè)定鈣鎂1鈣含量的測(cè)定[4][5]準(zhǔn)確移取上述待測(cè)溶液25.00mL于250mL錐形瓶中，加入5mL三乙醇胺，加入10%NaOH溶液10mL，加入鈣指示劑0.1g，搖勻，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由粉紅色變?yōu)樗{(lán)色為終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA標(biāo)液體積VCa(mL)。平行滴定三次，求平均值Ca(mL)。2鈣和鎂總量的測(cè)定準(zhǔn)確移取上述待測(cè)溶液25.00mL于250mL錐形瓶中，加入5mL三乙醇胺，加入10mLNH3-NH4Cl緩沖液（pH10），加入2～3滴鉻黑T，搖勻，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫色變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)，記錄所消耗的EDTA標(biāo)液總體積V總(mL)。平行滴定三次，求平均值總(mL)?！よF的含量測(cè)定[3]1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制取25ml容量瓶6個(gè)，編號(hào)。分別準(zhǔn)確吸取20ug·ml-1Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00（配置空白溶液，作參比），1.00，2.00，3.00，4.00和5.00mL于6支容量瓶中，然后各加0.5mL100g·L-1鹽酸羥胺溶液，搖勻，經(jīng)2min后，再各加2.5mL1mol·L-1NaAc溶液和1.5mL1g2未知液中鐵含量的測(cè)定吸取5ml未知液代替標(biāo)準(zhǔn)溶液，其它步驟同上，測(cè)定其吸光度。根據(jù)未知液吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出5ml未知液中的鐵含量，以mg·L-1·測(cè)定鋁的含量1Al-CAS-CPC-OP四元絡(luò)合物標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制于6支25mL容量瓶中，分別加入0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60mL的鋁操作液，加指示劑對(duì)硝基酚乙醇溶液(0.1%)一滴，用氫氧化鈉調(diào)至出現(xiàn)黃色，再用HCl調(diào)至剛變?yōu)闊o(wú)色，過(guò)量0.5mL。并依次向其中加入6.00mLCAS、3.00mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液、8.00mLCPC和0.5mL乳化劑OP，用水稀釋至刻度，搖勻，以試劑空白為參比。2未知液中鋁含量的測(cè)定移取上待測(cè)液液5.0mL置于燒杯中，并依次向其中加入6.00mLCAS、3.00mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液、8.00mLCPC和0.5mL乳化劑OP，用水稀釋至刻度，搖勻。以試劑空白作參比，用3cm比色皿，在λ=635nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出5ml未知液中的鋁含量，以mg·L-1八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算計(jì)算茶葉中Ca的百分含量Ca﹪=CEDTA·VCa計(jì)算Mg的百分含量Mg消耗的EDTA標(biāo)液體積數(shù)VMg(mL)=總(mL)—Ca(mL)Mg﹪=CEDTA·VMg·九、注意事項(xiàng)1.茶葉盡量搗碎，利于灰化。2.灰化應(yīng)徹底，若算溶后發(fā)現(xiàn)有未灰化物，應(yīng)定量過(guò)濾，將未灰化的重新灰化。3.茶葉灰化后，酸溶解速度較慢時(shí)可小火略加熱，定量轉(zhuǎn)移要安全。4.測(cè)Fe時(shí)，使用的吸量管較多，應(yīng)插在所吸的溶液中，以免搞錯(cuò)。5.1＃250mL容量瓶試液用于分析Ca，Mg元素，2＃250mL容量瓶用于分析Fe，Al元素，不要混淆。十、參考文獻(xiàn)1茶葉中總鋁含量的測(cè)定郭金全(四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程系，自貢643000)2植物及茶葉中無(wú)機(jī)離子的鑒定與定量測(cè)定張英（安順學(xué)院化學(xué)系04化教貴州561000）3無(wú)機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)與理論指導(dǎo)（下）4REIKONagai,YOSHIOIshima,FIJMIOKukita,andTOSHIFUMITakenaka.CalciumandMagnesiumContentsofEctoplasmandEndoplasmofPhysarumpolycephalumPlasmodium[J].Pro