实验八茶叶中微量元素的鉴定与定量测定.doc

1、实验八 茶叶中微量元素的鉴定与定量测定（1216 学时）一、 一、 实验目的1. 1. 了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素法。2. 2. 学会选择合适的化学分析方法。3. 3. 掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方和原理。4. 4. 掌握分光光度法测茶叶中微量铁的方法。5. 5. 提高综合运用知识的能力。二、 二、 实验原理茶叶属植物类，为有机体，主要由 C，H，N 和 O 等元素组成，其中含有 Fe，Al，Ca，Mg 等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定 Fe，Al，Ca，Mg 等元素，并对 Fe，Ca，Mg 进行定量测定。茶叶需先进行“干灰化” 。 “干灰化”即试样在空气中置于

2、敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。铁铝混合液中 Fe3+离子对 Al3+离子的鉴定有干扰。利用 Al3+离子的两性，加入过量的碱，使 Al3+转化为 离子留在溶液中，Fe 3+则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。钙镁混合液中，Ca 2+离子和 Mg2+的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下：根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出 Fe，Al，Ca，Mg 4 个元素。钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。在 pH=10 的条件下，以铬黑 T为指示剂，EDTA 为标准

3、溶液。直接滴定可测得 Ca，Mg 总量。若欲测Ca， Mg 各自的含量，可在 pH12.5 时，使 Mg2+离子生成氢氧化物沉淀，以钙指示剂、EDTA 标准溶液滴定 Ca2+离子，然后用差减法即得 Mg2+离子的含量。Fe3+, Al3+离子的存在会干扰 Ca2+，Mg 2+离子的测定，分析时，可用三乙醇胺 掩蔽 Fe3+与 Al3+。茶叶中铁含量较低，可用分光光度法测定。在 pH=29 的条件下，Fe2+与邻菲啰啉能生成稳定的橙红色的配合物，反应式如下：该配合物的 ，摩尔吸收系数 。在显色前，用盐酸羟胺把 Fe3+还原成 Fe2+，其反应式如下：显色时，溶液的酸度过高（pH2） ，反应进行较

4、慢；若酸度太低，则 Fe2+离子水解，影响显色。三、 三、 试剂与仪器试剂 1%铬黑 T， 6molL-1HCl， 2 molL-1HAc， 6 molL-1NaOH， 0.25 molL-1 ， 0.01 molL-1（自配并标定）EDTA， 饱和 KSCN 溶液， 0.010mgL-1Fe 标准溶液， 铝试剂 ， 镁试剂， 25%三乙醇胺水溶液， 氨性缓冲溶液（pH=10） ， HAcNaAc 缓冲溶液（pH=4.6） ， 0.1%邻菲啰啉水溶液， 1%盐酸羟胺水溶液。仪器 煤气灯，研钵，蒸发皿，称量瓶，托盘天平，分析天平，中速定量滤纸，长颈漏斗，250mL 容量瓶，50mL 容量瓶，25

5、0mL 锥形瓶，50mL 酸式滴定管，3cm 比色皿，5mL、10mL 吸量管，722 型分光光度计。四、 四、 实验方法1. 1. 茶叶的灰化和试验的制备取在 100105下烘干的茶叶 78g 于研钵中捣成细末，转移至称量瓶中，称出称量瓶和茶叶的质量和，然后将茶叶末全部倒入蒸发皿中，再称空称量瓶的质量，差减得蒸发皿中的茶叶的准确质量。将盛有茶叶末的蒸发皿加热使茶叶灰化（在通风厨中进行） ，然后升高温度，使其完全灰化，冷却后，加 6 molL-1HCl 10mL 于蒸发皿中，搅拌溶解（可能有少量不溶物）将溶液完全转移至 150mL 烧杯中，加水20mL，再加 6 molL-1NH3H2O 适量

6、控制溶液 pH 为 67，使产生沉淀。并置于沸水浴加热 30min，过滤，然后洗涤烧杯和滤纸。滤液直接用250mL 容量瓶盛接，并稀释至刻度，摇匀，贴上标签，标明为 Ca2+,Mg2+离子试液（1） ，待测。另取 250mL 容量瓶一只于长颈漏斗之下，用 6 molL-1HCl 10mL 重新溶解滤纸上的沉淀，并少量多次地洗涤滤纸。完毕后，稀释容量瓶中滤液至刻度线，摇匀，贴上标签，标明为 Fe3+离子试验（2） ，待测。2. 2. Fe，Al，Ca，Mg 元素的鉴定从 1试液的容量瓶中倒出试液 1mL 于一洁净的试管中，然后从试管中取液 2 滴于点滴板上，加镁试剂 1 滴，再加 6 molL-

7、1NaOH 碱化，观察现象，作出判断。从上述试管中再取试液 23 滴 于另一试管中，加入 12 滴 2 molL-1HAc 酸化，再加 2 滴 0.25 molL-1 ，观察实验现象，作出判断。从 2试液的容量瓶中倒出试液 1mL 于一洁净试管中，然后从试管中取试液 2 滴于点滴板上，加饱和 KSCN 1 滴，根据实验现象，作出判断。在上述试管剩余的试液中，加 6 molL-1NaOH 直至白色沉淀溶解为止，离心分离，取上层清液于另一试管中，加 6 molL-1HAc 酸化，加铝试剂 34 滴，放置片刻后，加 6 molL-1NH3H2O 碱化，在水浴中加热，观察实验现象，作出判断。3. 3.

8、 茶叶中，Ca，Mg 总量的测定从 1容量瓶中准确吸取试液 25mL 置于 250mL 锥形瓶中，加入三乙醇胺 5mL，再加入 缓冲溶液 10mL，摇匀，最后加入铬黑 T 指示剂少许，用 0.01 molL-1EDTA 标准溶液滴定至溶液由红紫色恰变纯蓝色，即达终点，根据 EDTA 的消耗量，计算茶叶中 Ca，Mg 的总量。并以 MgO 的质量分数表示。4. 4. 茶叶中 Fe 含量的测量（1）邻菲啰啉亚铁吸收曲线的绘制 用吸量管吸取铁标准溶液0，2.0，4.0mL 分别注入 50mL 容量瓶中，各加入 5mL 盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入 5mL HAcNaAc 缓冲溶液和 5mL 邻菲啰啉溶

9、液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。放置 10min，用 3cm 的比色皿，以试剂空白溶液为参比溶液，在 722 型分光光度计中，从波长 420600nm 间分别测定其光密度，以波长为横坐标，光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的吸收曲线，并确定最大吸收峰的波长，以此为测量波长。（2）标准曲线的绘制 用吸量管分别吸取铁的标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0mL 于 7 只 50mL 容量瓶中，依次分别加入 5.0mL 盐酸羟胺，5.0mLHAcNaAc 缓冲溶液，5.0mL 邻菲啰啉，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置 10min。用 3cm 的比色皿，以空白溶液为参比溶液，用分光光度

10、计分别测其光密度。以 50mL 溶液中铁含量为横坐标，相应的光密度为纵坐标，绘制邻菲啰啉亚铁的标准曲线。（3）茶叶中 Fe 含量的测定 用吸量管从 2容量瓶中吸取试液 2.5mL于 50mL 容量瓶中，依次加入 5.0mL 盐酸羟胺，5.0mLHAcNaAc 缓冲溶液，5.0mL 邻菲啰啉，用水稀释至刻度，摇匀，放置 10min。以空白溶液为参比溶液，在同一波长处测其光密度，并从标准曲线上求出 50mL 容量瓶中 Fe 的含量，并换算出茶叶中 Fe 的含量，以 Fe2O3质量数表示之。五、注意事项1. 茶叶尽量捣碎，利于灰化。2. 灰化应彻底，若算溶后发现有未灰化物，应定量过滤，将未灰化的重新

11、灰化。3. 茶叶灰化后，酸溶解速度较慢时可小火略加热，定量转移要安全。4. 测 Fe 时，使用的吸量管较多，应插在所吸的溶液中，以免搞错。5. 1250mL 容量瓶试液用于分析 Ca，Mg 元素，2250mL 容量瓶用于分析 Fe，Al 元素，不要混淆。六、思考题1. 预习思考（1）应如何选择灰化的温度？（2）鉴定 Ca2+时，Mg 2+为什么股干扰？（3）测定钙镁含量是加入三乙醇胺的作用是什么？（4）邻菲啰啉分光光度法测铁的作用原理如何？用该法测得的铁含量是否为茶叶中亚铁含量？为什么？（5）如何确定邻菲啰啉显色剂的用量？2. 进一步思考（1）欲测该茶叶中 Al 含量，应如何设计方案？（2）试

12、讨论，为什么 pH=67 时，能将 Fe3+，Al 3+离子与 Ca2+，Mg 2+离子分离完全。（3）通过本实验，你对分析问题和解决问题方面有何收获？请谈谈体会。七、附录实验报告样式：1、 1、 实验目的2、 2、 实验原理3、 3、 实验仪器与试剂4、 4、 实验步骤5、 5、 实验过程记录称量记录格式：直接法：称量方法 物质 1 重（质量 g） 物质 2 重（质量 g） 物质 3 重（质量 g） 物质 4 重（质量 g）直接法 减量法 称量方法 物质 1 重（质量 g） 物质 2 重（质量 g） 物质 3 重（质量 g） 物质 4 重（质量 g）减量法 W1=W2=试剂 1 重W2=W3

13、=试剂 2 重W3=W4=试剂 3 重W4=W5=试剂 4 重滴定记录格式：被滴定试液 试液 1 ml 试液 2 ml 试液 3 ml 试液 4 ml滴定剂 初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=初读数=终读数=滴定剂消耗=试液浓度 mol/L mol/L mol/L mol/L6、 6、 计算公式：7、 7、 结果：8、 8、 讨论（针对实验中的问题和思考题进行讨论）分光光度法快速测定硅酸盐中镁的含量 作者： 单位: 2007-9-13关键字:MO-测定 摘要:目前水泥厂硅酸盐试样中镁的测定常采用 EDTA 滴定法 ,即在 pH=10 时用 ED

14、TA 滴定钙、镁的合量,在 PH12 时用 EDTA 滴定钙离子,然后用差减法求出镁的含量。该方法准确度低,操作麻烦。利用光度法测定镁时由于钙、镁性质相似,硅酸盐试样中大量存在的钙严重干扰镁的测定,应用受到限制。本文研究了新显色剂二溴硝基偶氮砷与 Mg 的反应条件,建立了光度法测定 Mg2+的一个新的方法,对硅酸盐试样中大量存在的钙的干扰采用加入 EGTA来进行掩蔽。通过实验证明掩蔽剂 EGTA 用量范围宽, 对测定体系没有影响。该方法操作简便,准确度高,选择性好, 可用于硅酸盐试样中镁含量的快速测定。1 实验部分1.1 主要仪器与试剂721 型分光光度计; 镁标准溶液:浓度 20g/ml;二

15、溴硝基偶氮砷溶液:浓度 0.4g/L;EGTA 溶液:浓度 0.2g/L;NH3H2O-NH4 缓冲溶液 (pH=10)。1.2 实验方法 取标准溶液于 25ml 比色管中,依次加入 0.4g/L 的二溴硝基偶氮砷溶液3.0ml,NH3H2O-NH4 缓冲溶液(pH=10)溶液 5.0ml,用水定容,摇匀。在 721 型分光光度计上,570nm 波长处,以试剂空白作参比, 用 1cm 比色皿测定溶液的吸光度。 2 结果与讨论2.1 吸收曲线 取一定量的 Mg2+标准溶液于 25ml 比色管中,按实验方法操作,在不同波长处测定溶液的吸光度,绘制吸收曲线见图 1。实验结果表明,试剂的最大吸收峰在

16、500nm 处,络合物的最大吸收峰在 570nm 处,对比度本文选择 570nm 为测定波长。2.2 酸度及缓冲溶液用量的影响实验结果表明,当溶液的 pH 为 9.711.0 时吸光度高且稳定(见图 2),故本文选择在 pH=10的 NH3H2O-NH4 缓冲溶液进行显色测定, 其适宜用量为 0.57.0ml, 故本文选择 NH3H2O-NH4 缓冲溶液(pH=10)的用量为 5.0ml。2.3 显色剂用量的影响 实验结果表明,0.4g/L 的二溴硝基偶氮砷溶液的用量为 2.58.0ml时,灵敏度较高,且结果稳定。故本文选择的二溴硝基偶氮砷溶液 3.0ml。 显色时间及络合物的稳定性 在本实验

17、条件下,络合物立即形成 ,该络合物溶液室温下放置可稳定 24h 以上。 2.5 线性范围 实验结果表明,Mg 量在 020g/25ml 范围内符合比耳定律,其表观摩尔吸光系数为 2.310 回归方程为,相关系数为=0.994。2.6 共存离子的影响 在选定条件下, 相对误差5%时,共存离子的允许量为( 以 g 计)Fe3+(20)、Fe 2+(30)、Al 3+(400)Pb2+(20)、Ti 4+(5)、Mn 2+(40)、F(1000)、SiO 22-、 K+ 、 Na+、 SO42-、 C-、NO 3-不干扰测定,Ca 干扰严重, 可加入 EGTA 掩蔽。3 样品分析 3.1 样品处理

18、准确称取 0.3000g 水泥试样于 4.0ml 烧杯中, 加水润湿,加入 10ml(1+1)HCl,加热至微沸 3min,用快速滤纸过滤,烧杯及滤纸用水洗涤 78 次。滤液置于 500ml 容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀,待测。3.2 掩蔽剂对测定体系的影响 对 1ml 88-54 水泥试液加入不同量的0.2g/L EGTA 溶液,按照实验方法进行测定。实验结果表明,0.2g/L EGTA 溶液用量在8.512.0ml 时可较好地掩蔽水泥中大量存在的钙。本文在样品的测定中加入10.0ml 0.2g/L EGTA 溶液。3.3 镁含量的测定 吸取水泥试液 1.0ml 于 25ml 比色管中,加

19、入10.0ml 0.2g/L EGTA 溶液,以下按实验方法操作, 测定溶液的吸光度 ,计算氧化镁的含量,结果见附表。 由以上实验结果可见,本方法在消除大量 Ca的干扰时操作简便、快速、结果可靠、准确度高,用于硅酸盐试样中的镁的测定,结果较好分光光度法测定水中的微量镁 镁是与人类生存环境密切相关的元素之一。目前，镁的测定方法主 thermo Barnstead 超纯水要是 EDTA-2Na 滴定法与原子吸收光度法1，2。前者由于测定钙后，需加热使镁游离，操作较繁杂，而且终点不易观察。后者准确度高、操作方便，但仪器价格昂贵。本文利用刚果红碱溶液中加入镁会导致吸收光谱向红团移动60nm，同时伴有着

20、色效应，在反应条件下，反应剂的黄染色变为红染色3。而水杨酸的存在，能提高测定镁的选择性和灵敏度。试验结果表明：该法精密度高，回收率好。应用该法检测饮用水中的镁，简便、快速，结果令人满意。材料与方法1 仪器与试剂：UV-1206 分光光度计(日本岛津)，恒温水浴箱(张家港市医疗器械厂)，水杨酸乙醇溶液 10gL，刚果红溶液 0.3gL ，氢氧化钠溶液 2molL。镁标准贮备液：准确称取硫酸镁(MgSO47H2O)10.140g，加水溶解，定容至 1000ml，保存于聚乙烯瓶中4。此溶液镁含量为1.00mgml，临用时稀释成 10.0?gml。以上试剂均为分析纯，水为去离子水。2试验方法：取水样

21、25ml(使镁含量在 50?g 内) 于 25ml 比色管中。另取镁标准溶液0、0.2、0.5 、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml 于 25ml 比色管中，加纯水至刻度。在样品管和标准管中，加水杨酸乙醇溶液 1.0ml，混匀；再加刚果红溶液 1.0ml，再混匀。于 37水浴箱中 15min。取出加氢氧化钠溶液 1.0ml。室温放置 30min。用 1cm 比色皿，试剂空白调零，在 550nm 波长处，测量吸光度 A。结果与讨论1条件试验：(1)吸收光谱、吸光系数。按试验方法测定试剂空白，镁络合物在不同波长处的吸光度A，绘制吸收光谱。试剂空白、镁络合物的最大吸收峰分别为 490nm、5

22、15nm 处。由于试剂空白的吸收高，以试剂空白为参比管扣除，在 550nm 处吸收差值最大。本法选 thermo Barnstead 超纯水用 550nm作为测定波长。镁络合物在 550nm 处吸光系数?为 3.97103。(2)络合剂用量。试验结果表明，刚果红的浓度影响方法的线性范围、空白值和灵敏度，增加刚果红的浓度，则线性范围变宽，但空白值随之增大，灵敏度则下降，再现性降低。本法选择 0.3gL 刚果红溶液 1.0ml。(3)氢氧化钠用量的影响。经试验，随着氢氧化钠浓度的提高，吸光度也随之提高，并于 0.04molL 溶液中达到最大值。在更高浓度的氢氧化钠溶液中，吸光度变化不大(图略) ，

23、方法选用氢氧化钠 1.0ml。(4)水杨酸用量控制。水杨酸浓度直接影响方法的灵敏度和选择性，同时对微量存在的 Ca2、Al3、Fe3起隐蔽作用。其最佳量为0.71.5ml，方法选用 1.0ml。(5)反应温度、时间与显色的稳定性。试验表明，镁与水杨酸、刚果红在室温下反应较慢，稳定性较差。在加热条件下，才能反应完全。显色稳定 24h 吸光度基本无变化( 表略)。试验选择反应温度为 37，时间为 15min。2 线性范围、检出限：按照试验方法测定了不同 Mg2含量的吸光度。试验表明 Mg2含量在02.0?g ml 范围内与吸光度 A 呈良好的线性关系，其回归方程为：A0.00643C （?g25m

24、l)0.00324 相关系数 r0.999，经 22 次空白试剂测定，计算出本法最低检出限为 2.0?g。3络合物的组成：用摩尔比法和摩尔连续变化法测定络合物，其组成为：镁：刚果红41。4共存离子的影响：在镁含量 1.00?gml ，相对误差5%条件下进行测定。下列共存物(以?gml 计) ：K 、 Na、Cl（500 ）、SO42 （50）、NO3（30）、Ca2(2)不干扰测定。但1?gml 1Mn2 、Fe3、Sr2、Al3会产生正干扰；1?g ml1Zn2、Cu2 thermo Barnstead 超纯水、Ni2 、Li会产生负干扰。可用氰化钾、磺基水杨酸排除干扰。方法适用饮用水质的分析。5样品分析：(1)合成样品分析。对镁含量为 1.6?gml 的合成水样进行了 12 次测定，结果为1.620.06?gml，相对标准偏差 3.7%。(2)水样分析。利用本法对饮用水样进行测定，结果见表 1，标准加入回收率为 96%106。