APO seminář 3 4: TITRAČNÍ METODY V ANALÝZE POTRAVIN

Transkript

1 APO seminář 3 4: TITRAČNÍ METODY V ANALÝZE POTRAVIN Princip: Výpočet množství analytu z množství činidla (= ODMĚRNÉHO ROZTOKU) spotřebovaného při reakci s analytem při titraci do BODU EKVIVALENCE STECHIOMETRICKÉ metody vychází se ze stechiometrických vztahů mezi reagujícími komponentami NESTECHIOMETRICKÉ metody vychází se z empiricky zjištěných poměrů reagujících složek za přesně definovaných podmínek reakce

2 KLASIFIKACE TITRACÍ: Podle provedení: PŘÍMÉ X ZPĚTNÉ A B A + X (nadbytek) B X (zbytek) + C D Podle chemické reakce a titračního činidla: Neutralizační (acidobazické) NaOH, H 2 SO 4, HCl, Oxidačně-redukční (redox) manganometrie KMnO 4 - bichromatometrie K 2 Cr 2 O 7 - jodometrie I 2, Na 2 S 2 O 3 Srážecí argentometrie AgNO 3 Založené na vzniku komplexních a málo disociovaných sloučenin - merkurimetrie Hg(NO 3 ) 2 - komplexometrie chelatony, soli kovů

3 NEUTRALIZAČNÍ TITRACE Odměrné roztoky: 0,1-0,2 M NaOH; 0,05-0,1 M Ba(OH) 2 0,05-0,1 M H 2 SO 4 (hygroskopická); 0,1 M HCl Základní látky pro stanovení titru kyselin: Na 2 CO 3 ; KHCO 3 Základní látky pro stanovení titru zásad: (COOH) 2.2H 2 O Stanovení aminokyselin formolovou titrací Stanovení kyselin Celkové kyselosti Stanovení konkrétní kyseliny Stanovení dusíku a hrubé bílkoviny podle Kjeldahla

4 NEUTRALIZAČNÍ TITRACE Stanovení aminokyselin formolovou titrací Reakce s formaldehydem ztráta amfoterního charakteru R CH COO NH H C H R CH COOH O N CH + H 2 O 2 Titrace hydroxidem 1. krok- titrace přirozené kyselosti; ruší amoniak (hexamethylentetramin) Stanovení kyselin Celkové kyselosti = ml 0,1 M NaOH na 100 ml vzorku, titrace na fenolftalein či potenciometricky do určitého ph (víno 7, džemy 8,1) vyjádřeno jako kyselina typická pro daný materiál Těkavé: v destilátu s vodní parou Netěkavé: veškeré - těkavé

5 NEUTRALIZAČNÍ TITRACE Stanovení konkrétní kyseliny nutná selektivní izolace: extrakce (benzoová k.); srážení (vinná k. hydrogenvínan K srážení EtOH) Stanovení dusíku a hrubé bílkoviny podle Kjeldahla Mineralizace H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 Alkalizace NaOH NH 3 (NH 4 ) 2 SO 4 + 2NaOH 2 NH 3 + Na 2 SO 4 +2 H 2 O Destilace s vodní parou a jímání do H 2 SO 4 2 NH 3 + H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 Titrace NaOH (zpětná) přebytku H 2 SO 4 H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 +2 H 2 O

6 Příklad č. 1: Titrační stanovení octové kyseliny v octu 5 ml vzorku octa bylo zředěno destilovanou vodou na výsledný objem 100 ml. Z takto zředěného roztoku bylo odpipetováno 25 ml. Roztok byl titrován odměrným roztokem hydroxidu sodného o koncentraci 0,09683 mol/l na fenolftalein. Průměrná spotřeba byla 12,75 ml. Vypočtěte hmotnostní koncentraci octové kyseliny (vyjádřenou v g/l) a hmotnostní zlomek octové kyseliny ve vzorku octa. Hustota vzorku = 1,007 g/cm 3 = g/ml M(CH 3 COOH) = 60,053 g/mol Cw CH3COOH =?; w CH3COOH =?

7 Příklad č. 2: Titrační stanovení kyselosti jablečného protlaku Bylo odváženo 25,0 g vzorku jablečného protlaku, který byl zhomogenizován s 300 ml destilované vody. Homogenát byl zfiltrován a zředěn na výsledný objem 500 ml. K titraci bylo odpipetováno 50 ml filtrátu a titrováno odměrným roztokem hydroxidu sodného o koncentraci 0,10152 mol/l. Průměrná spotřeba zjištěná potenciometrickou indikací byla 12,25 ml. Vypočtěte obsah kyselin ve vzorku a vyjádřete ho jako obsah jablečné kyseliny v % původního vzorku a v % sušiny. Obsah vody ve vzorku byl 82,2 %. M(C 4 H 6 O 5 ) = 134,089 g/mol? % jablečné k. v pův. vzorku;? % jablečné k. v sušině

8 Příklad č. 3: Titrační stanovení benzoové kyseliny Ze 150 g jahodového džemu o obsahu vody 76,3 % byla izolována benzoová kyselina extrakcí nasyceným roztokem NaCl a 10 % roztokem NaOH. Získaná směs byla po filtraci zředěna na 500 ml. 200 ml tohoto roztoku bylo odpipetováno do 500 ml dělicí nálevky a po okyselení kyselinou chlorovodíkovou na ph=1 byla benzoová kyselina extrahována z vodné fáze chloroformem. Po přesušení přes vrstvu bezvodého síranu sodného byly spojené chloroformové extrakty odpařeny do sucha a odparek obsahující benzoovou kyselinu byl rozpuštěn v 50 ml ethanolu a roztok byl titrován odměrným roztokem NaOH (c = 0,01826 mol/l). Průměrná spotřeba při titraci na fenolftalein byla 5,27 ml. Vypočtěte obsah benzoové kyseliny v mg/kg původního vzorku a v mg/kg sušiny. M(C 6 H 5 COOH) = 122,12 g/mol? mg/kg benzoové k. v pův. vzorku;? mg/kg benzoové k. v sušině

9 Příklad č. 4: Titrační stanovení amoniaku Vypočtěte molární a hmotnostní koncentraci amoniaku a hmotnostní zlomek amoniaku, který byl v roztoku stanoven zpětnou neutralizační titrací. 5 ml vzorku bylo odpipetováno do 100 ml odměrné baňky, doplněno destilovanou vodou po značku a připravený roztok byl promíchán. Ke stanovení bylo odpipetováno 25 ml tohoto roztoku do titrační baňky s 20 ml odměrného roztoku H 2 SO 4 o koncentraci 0,10268 mol/l. Po přídavku fenolftaleinu byla směs titrována odměrným roztokem NaOH o koncentraci 0,10537 mol/l. Průměrná spotřeba odměrného roztoku hydroxidu ze tří titrací byla 6,35 ml. Hustota vzorku = 0,98 g/cm 3 = g/ml M(NH 3 ) = 17,031 g/mol c NH3 =?; Cw NH3 =?; w NH3 =?

10 OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE Změna poměru koncentrací oxidované a redukované formy analytu změna redukčního potenciálu roztoku OXIDIMETRICKÉ: titrace oxidačním činidlem REDUKTOMETRICKÉ: titrace redukčním činidlem INDIKACE BODU EKVIVALENCE: redox indikátor (změna barvy) potenciometricky

11 OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE MANGANOMETRIE Odměrné roztoky: 0,02 M KMnO 4 (nestálý, redukce O 2 + MnO 2 ) Základní látky pro stanovení titru: (COOH) 2.2H 2 O (šťavelová kyselina) Stanovení šťavelové kyseliny (COONa) 2 (šťavelan sodný) (NH 4 ) 2 Fe +II (SO 4 ) 2 6 H 2 O Stanovení tříslovin nestechiometrická metoda, oxidace tříslovin v prostředí H 2 SO 4. Víno, čaj. 1.titrace- všechny oxidovatelné látky 2. titrace po adsorpci tříslovin na polyamid či kožní prášek TŘÍSLOVINY = rozdíl (1 ml 0,02 M KMnO 4 ~ xx mg tříslovin dle matrice)

12 OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE MANGANOMETRIE Stanovení šťavelové kyseliny izolace srážením pomocí CaCl 2 (Ca sůl) rozpuštění ve zředěné H 2 SO 4 (uvolnění šťavelové kyseliny) titrace KMnO 4 za zvýšené teploty (titrace šťavelové kyseliny)

13 Příklad č. 5: Titrační stanovení šťavelové kyseliny ve špenátu (manganometrie) Z 50,1 g špenátového protlaku bylo získáno extrakcí a deproteinací 250 ml deproteinovaného extraktu. 100 ml tohoto extraktu bylo vysráženo chloridem vápenatým. Sraženina šťavelanu vápenatého byla odfiltrována, důkladně promyta a po rozpuštění zředěnou kyselinou sírovou bylo stanoveno množství šťavelové kyseliny v takto získaném roztoku manganometrickou titrací. Při titraci bylo spotřebováno průměrně 31,2 ml odměrného roztoku KMnO4 o koncentraci 0,01962 mol.l 1. Vypočtěte obsah šťavelové kyseliny v % původního vzorku a v % sušiny, jestliže špenátový protlak obsahoval 91,13 % vody. M(H 2 C 2 O 4 ) = 90,036 g.mol 1

14 OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE JODOMETRIE Odměrné roztoky: 0,02 0,05 M I 2 (s přídavkem KI: I 2 + I - I - 3 nižší tenze par) 0,005 0,1 M Na 2 S 2 O 3 (s přídavkem Na 2 CO 3 alkalizace) Základní látky pro stanovení titru: K 2 Cr 2 O 7 KIO 3 KBrO 3 INDIKACE BODU EKVIVALENCE: škrobový maz (rozpustná amylosa + I - 3 modrá adsorpční sloučenina)

15 JODOMETRIE OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE Stanovení látek s redukčními účinky (aldosy, askorbová kyselina) přímá titrace I 2 při ph 8

16 JODOMETRIE OXIDAČNĚ-REDUKČNÍ TITRACE Stanovení látek s oxidačními účinky (H 2 O 2, Cu +II, ) reakce analytu s přebytkem KI, vzniká ekvivalentní množství I 2 titrace vzniklého I 2 odm. roztokem Na 2 S 2 O 3 v H + až mírně OH - prostř.

17 SRÁŽECÍ TITRACE ARGENTOMETRIE Odměrné roztoky: 0,01 0,1 M AgNO 3 0,01 0,1 M NH 4 SCN nebo KSCN Základní látka pro stanovení titru AgNO 3 : NaCl Stanovení chloridů Mohrovou metodou zpopelnění vzorku (500 C), vyloužení popela horkou vodou titrace AgNO 3 za přítomnosti K 2 CrO 4 (žlutý indikátor) bílá sraženina Bod ekvivalence červenohnědá sraženina

18 VZNIK KOMPLEXNÍCH A MÁLO DISOCIOVANÝCH SLOUČENIN KOMPLEXOMETRIE (CHELATOMETRIE) Titrace kovových iontů komplexony (aminopolykarboxylové kyseliny) Odměrné roztoky: 0,02 0,05 M chelaton III (Na 2 H 2 Y), chelaton II (H 4 Y, EDTA) 0,02 0,05 M Ca 2+ ; Mg 2+ Základní látka pro stanovení titru: CaCO 3, Pb(NO 3 ) 2, čisté kovy: Pb, Cu INDIKACE BODU EKVIVALENCE: metalochromní a metalofluorescenční indikátory (ph; + iont kovu méně stabilní komplex než s komplexonem) chelaton II (H 4 Y, EDTA) chelaton III (Na 2 H 2 Y)

19 VZNIK KOMPLEXNÍCH A MÁLO DISOCIOVANÝCH SLOUČENIN KOMPLEXOMETRIE (CHELATOMETRIE) Reakce kovových iontů s komplexonem III (cyklické komplexy, vždy 1 : 1) Stabilita vznikajících komplexů zajištěna pomocí tlumivých roztoků Přímá titrace roztoku kovových iontů chelatonem Zpětná titrace přídavek přebytku chelatonu stanovení zbývajícího podílu chelatonu odměrným roztokem kovové soli použití: stanovovaný kov je ve vzorku přítomen v málo rozpustné nebo komplexované formě (Ca v mléčných výrobcích vysoký obsah fosfátů)

20 VZNIK KOMPLEXNÍCH A MÁLO DISOCIOVANÝCH SLOUČENIN KOMPLEXOMETRIE (CHELATOMETRIE) Stanovení hořčíku a vápníku 1. alikvót: stanovení sumy Ca + Mg titrací chelatonem III v amoniakálním pufru (ph 10) na eriochromovou čerň T (barevný přechod z fialové do modré) 2. alikvót: stanovení samotného Ca titrací chelatonem III v silně alkalickém prostředí (ph 12, Mg se vyloučí jako Mg(OH) 2 a nereaguje s chelatonem) na fluorexon (do vymizení žlutozelené fluorescence) z rozdílu spotřeb odměrného roztoku se vypočítá obsah Mg

21 Příklad č. 6: Titrační stanovení vápníku v sýru (zpětná chelatometrická titrace) 10,6 g sýra bylo zpopelněno, popel byl rozpuštěn ve zředěné kyselině chlorovodíkové a roztok byl zředěn redestilovanou vodou na výsledný objem100 ml. K titračnímu stanovení byl odpipetován alikvótní podíl 25 ml. Po zalkalizování roztokem KOH a zamaskování rušivých iontů bylo přidáno 20 ml odměrného roztoku chelatonu 3 o koncentraci 0,05114 mol.l 1 a po úpravě na ph = 12 a přídavku fluorexonu byl roztok titrován odměrným roztokem chloridu vápenatého o koncentraci 0,05021 mol.l 1. Průměrná spotřeba byla 8,25 ml. Vypočtěte obsah vápníku v původním vzorku v mg/kg a v beztukové sušině, jestliže sýr obsahoval 36,21 % vody a 31,33 % tuku v sušině. M(Ca) = 40,08 g.mol 1