Реферат
Курсова робота містить: ___ сторінок, 4 таблиці, 2 малюнки, 8 літературні джерела. Об'єктом дослідження в курсової роботиє харчові продукти складного хімічного складу.
Мета роботи - визначити вміст свинцю в харчових продуктах та порівняти з ГДК.
Метод дослідження – атомно-абсорбційний.
Наведено способи пробопідготовки. Проаналізовано та узагальнено дані щодо вмісту сполук свинцю в харчових об'єктах (об'єктів).
Область застосування - аналітична та токсикологічна хімія, лабораторії зі стандартизації та якості харчових продуктів, що випускаються легкою промисловістю, фармацевтична хімія.
Ключові слова: СВІНЕЦЬ, АТОМНО-АБСОРБЦІЙНА СПЕКТРОСКОПІЯ, АБСОРБЦІЯ, СТАНДАРТНИЙ РОЗЧИН, ГРАДУЮВАЛЬНИЙ ГРАФІК, ЗМІСТ, ГДК
Вступ
1. Літературний огляд
1.3 Пробопідготовка
2. Експериментальна частина
Висновки
Вступ
Застосування матеріалів, що містять свинець та його сполуки, призвело до забруднення багатьох об'єктів. довкілля. Визначення свинцю в продуктах металургійного виробництва, біологічних матеріалах, ґрунтах тощо. представляє труднощі, оскільки йому, як правило, супроводжують інші двовалентні метали. Для вирішення такої аналітичного завданняпоширення набув атомно-абсорбційний метод визначення завдяки доступності апаратури, високої чутливості та достатньої точності.
Харчові продукти можуть містити як корисні речовини, а й досить шкідливі і небезпечні організму людини. Тому основним завданням аналітичної хімії є контроль якості харчових продуктів.
А саме в цій роботі використовується атомно-абсорбційний метод визначення свинцю в каві.
1. Літературний огляд
1.1 Хімічні властивості свинцю
У періодичній таблиці Д.І. Менделєєва свинець розташовується в IV групі, головній підгрупі і має атомну вагу 207, 19. Свинець у своїх сполуках може перебувати в ступені окислення +4, проте найбільш характерна для нього +2.
У природі свинець зустрічається у вигляді різних сполук, найбільш важливе у тому числі свинцевий блиск PbS. Поширеність свинцю в земної корискладає 0,0016 вагу. %.
Свинець є блакитно-білим важким металом щільністю 11,344 г/см. 3. Він дуже м'який, легко ріжеться ножем. Температура плавлення свинцю 327,3 о С. На повітрі свинець швидко покривається тонким шаром оксиду, що захищає його від подальшого окиснення. У ряді напруги свинець стоїть безпосередньо перед воднем; його нормальний потенціал дорівнює – 0,126 В.
Вода сама по собі не взаємодіє зі свинцем, але в присутності повітря свинець поступово руйнується водою з утворенням гідроксиду свинцю:
Pb+O 2+ H2 O = 2Pb (OH) 2
Однак при зіткненні з жорсткою водою свинець покривається захисною плівкою нерозчинних солей (головним чином сульфату і основного карбонату свинцю), що перешкоджає подальшій дії води та утворення гідроксиду.
Розведена соляна та сірчана кислоти не діють на свинець внаслідок малої розчинності відповідних свинцевих солей. Легко розчиняється свинець у азотній кислоті. Органічні кислоти, особливо оцтова, також розчиняють свинець у присутності кисню повітря.
Свинець розчиняється також у лугах, утворюючи плюмбіти.
1.2 Фізіологічна роль свинцю
Обмін свинцю в організмі людини та тварин вивчений вкрай мало. Біологічна рольйого також не ясна. Відомо, що в організм свинець надходить з їжею (0,22 мг), водою (0,1 мг) та пилом (0,08 мг). Зазвичай вміст свинцю в організмі чоловіка становить близько 30мкг%, а й у жінок близько 25,5мкг%.
З фізіологічної точки зору свинець та майже всі його сполуки токсичні для людини та тварин. Свинець навіть у дуже малих дозах накопичується в організмі людини, і його токсична дія поступово посилюється. При отруєнні свинцем на яснах з'являються сірі плями, порушуються функції нервової системи, відчувається біль у внутрішніх органах. Гостре отруєнняпризводить до тяжких уражень стравоходу. У людей, які працюють зі свинцем, його сплавами або з'єднаннями (наприклад, у друкарських працівників), отруєння свинцем є професійним захворюванням. Небезпечна доза для дорослої людини лежить у межах 30-60 г РЬ (СН3СОО) 2*3Н 2Про.
1.3 Пробопідготовка
Відбір та підготовка лабораторної проби здійснюють відповідно до НТД на даний вид продукції. З об'єднаної лабораторної проби відбирають дві паралельні навішування.
Продукти з високим вмістом цукру (кондитерські вироби, джеми, компоти) обробляють сірчаною кислотою (1: 9) із розрахунку 5 см 3 кислоти на 1 г сухої речовини та витримують 2 дні.
Продукти з вмістом жиру 20-60% (сир, олійне насіння) обробляють азотною кислотою (1:
) з розрахунку 1.5 см 3 кислоти на 10 г сухої речовини та витримують 15 хв.
Проби висушують у сушильній шафі при 150 о З (якщо відсутні агресивні кислотні пари) на електроплитці зі слабким нагріванням. Для прискорення сушіння проб можна застосовувати одночасне опромінення проб ІЧ – лампою.
Висушені проби обережно обвуглюють на електроплитці або газовому пальнику до припинення виділення диму, не допускаючи займання та викидів.
Поміщають тиглі в холодну електропіч і підвищуючи її температуру на 50 о З кожних півгодини доводять температуру печі до 450 о С. За цієї температури продовжують мінералізацію до отримання сірої золи.
Охолоджену до кімнатної температури золу змочують по краплях азотною кислотою (1:
) з розрахунку 0.5-1 см 3 кислоти на навішування, випарюють на водяній бані і досушують на електроплитці зі слабким нагріванням. Поміщають золу в електропіч, доводять її температуру до 300 о З і витримують 0.5 год. Цей цикл (обробка кислотою, сушіння, озоління) може бути повторений кілька разів.
Мінералізацію вважають закінченою, коли зола стане білого або трохи забарвленого кольору без обвуглених частинок.
Мокра мінералізація. Спосіб заснований на повному розкладанні органічних речовинпроби при нагріванні в суміші концентрованих азотної кислоти, сірчаної кислоти та перекису водню та призначений для всіх видів продуктів кормі вершкового масла та тваринних жирів.
Наважку рідких та пюреподібних продуктів вносять у плоскодонну колбу, змочуючи стінки склянки 10-15 см. 3бідистильованої води. Можна брати навішення безпосередньо в плоскодонну колбу.
Наважку твердих та пастоподібних продуктів беруть на знезолений фільтр, загортають у нього та скляною паличкою поміщають на дно плоскодонної колби.
Проби напоїв відбирають піпеткою, переносять у колбу К'єльдаля і випарюють на електроплитці до 10-15 см3. .
Наважку сухих продуктів (желатин, яєчний порошок) поміщають у колбу та додають 15 см. 3бідистильованої води, перемішують. Желатин залишають на 1 годину для набухання.
Мінералізація проб.Мінералізація проб сировини та харчових продуктів крім рослинних олій, маргарину, харчових жирів:
До колби вносять азотну кислоту на розрахунок 10 см 3на кожні 5 г продукту і витримують не менше 15 хв, потім вносять 2-3 чисті скляні кульки, закривають грушоподібною пробкою і нагрівають на електроплитці спочатку слабо, потім сильніше, випаровуючи вміст колби до об'єму 5 см3 .
Колбу охолоджують, вносять 10 см 3азотної кислоти, упарюють до 5 см 3. Цей цикл повторюють 2-4 рази до припинення бурої пари.
У колбу вносять 10 см 3азотної кислоти, 2 см 3сірчаної кислоти та 2 см 3перекису водню на кожні 5 г продукту (мінералізацію молочних продуктів проводять без додавання сірчаної кислоти).
Для видалення залишків кислот охолоджену колбу додають 10 см 3бідистильованої води, нагрівають до появи білої пари і після цього кип'ятять ще 10 хв. Охолоджують. Додавання води та нагрівання повторюють ще 2 рази.
Якщо при цьому утворюється осад, колбу вносять 10 см 3бідистильованої води, 2 см 3сірчаної кислоти, 5 см 3 соляної кислотиі кип'ятять до розчинення осаду, доповнюючи воду, що випаровується. Після розчинення осаду розчин упарюють на водяній бані до вологих солей.
Мінералізація рослинних олій, маргарину, харчових жирів:
свинець харчовий продукт хімія
Колбу з навішуванням нагрівають на електроплитці 7-8 годин до утворення в'язкої маси, охолоджують, додають 25 см. 3азотної кислоти і знову обережно нагрівають, уникаючи бурхливого спінювання. Після припинення спінювання в охолоджену колбу додають 25см. 3азотної кислоти та 12 см 3перекису водню та нагрівають до отримання безбарвної рідини. Якщо рідина темніє, до неї періодично додають по 5 см. 3азотної кислоти, продовжуючи нагрівання до завершення мінералізації Мінералізацію вважають закінченою, якщо розчин після охолодження залишається безбарвним.
Кислотна екстракція. Спосіб заснований на екстракції токсичних елементів з розведеною (1:
) за обсягом соляною кислотою або розбавленою (1: 2) за обсягом азотною кислотою і призначений для рослинної та вершкового масел, маргарину, харчових жирів та сирів.
Екстракція проводиться в термостійкій з наважкою продукту. У колбу циліндром вносять 40 см 3розчину соляної кислоти в бідистильованій воді (1:
) за обсягом і стільки ж азотної кислоти (1: 2). У колбу додають кілька скляних кульок, вставляють у неї холодильник, поміщають на електроплитку, кип'ятять протягом 1.5 години з моменту закипання. Потім вміст колби повільно охолоджують до кімнатної температури, не виймаючи холодильника.
Колбу з екстракційною сумішшю вершкового масла, жирів або маргарину з кислотою поміщають у холодну водяну баню для затвердіння жиру. Затверділий жир проколюють скляною паличкою, рідину фільтрують через фільтр, змочений використовуваною для екстракції кислотою, кварцову або порцелянову чашу. Жир, що залишився в колбі, розплавляють на водяній бані, додають 10 см. 3кислоти струшують, охолоджують, після охолодження жир прожарюють і рідину зливають через той же фільтр в ту ж чашу, потім промивають 5-7 см 3бідистильованої води.
Екстракційну суміш рослинної олії з кислотою переносять у ділильну вирву. Колбу обполіскують 10 см 3кислоти, яку зливають у ту ж лійку. Після поділу фаз нижній водний шар зливають через змочений кислотою фільтр у кварцову або порцелянову чашу, фільтр промивають 5-7 см 3бідистильованої води.
Екстракційну суміш сиру з кислотою фільтрують через змочений кислотою фільтр у кварцову або порцелянову чашу. Колбу обполіскують 10 см 3кислоти, яку фільтрують через той самий фільтр, потім фільтр промивають 5-7 см 3бідистильованої води.
Профільтрований екстракт обережно випарюють і обвуглюють на електроплитці, а потім озолюють електропечі.
1.4 Методики визначення свинцю
1.4.1 Концентрування слідових кількостей іона свинцю за допомогою нанометрових частинок діоксиду титану (анатазу) з метою подальшого їх визначення методом атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно пов'язаною плазмою з електротермічним випаром проби
Атомно-емісійна спектрометрія з індуктивно зв'язаною плазмою ( ІСП-АЕС) -широко застосовуваний і перспективний метод елементного аналізу. Однак він має деякі недоліки, серед яких порівняно низька чутливість визначення, низька ефективність розпилення, спектральні перешкоди та інші матричні ефекти. Тому ІСП-АЕС не завжди задовольняє вимогам сучасної наукита технології. Поєднання ІСП-АЕС з електротермічним випаром проби (ЕТІ-ІСП-АЕС) суттєво розширює можливості методу. Шляхом оптимізації температури піролізу та випаровування можна послідовно випаровувати обумовлені елементи, відокремлюючи їх від матриці проби. Цей метод має такі переваги, як висока ефективність введення проби, можливість аналізу малих кількостей зразків, низькі абсолютні межі виявлення та можливість прямого аналізу твердих проб.
Інструменти та умови аналізу.Використовували генератор ІСП потужністю 2 кВт із частотою 27 ± 3 МГц; пальник ІСП; графітову піч WF-1А; дифракційний спектрометр РО5-2 з дифракційними ґратами 1300 штрихів/мм з лінійною дисперсією 0.8 нм/мм; рН-метр Mettle Toledo 320-S; осаджувальну центрифугу моделі 800.
Стандартні розчини та реагенти.Вихідні стандартні розчини з концентрацією 1 мг/мл готують розчиненням відповідних оксидів (спектроскопічної чистоти) розведеної НС1 з подальшим розведенням водою до заданого обсягу. Суспензію політетрафторетилену додавали до кожного стандартного розчину до концентрації 6% м/о.
Використовували Трітон Х-100 реагентної чистоти (США). Інші використані реагенти були спектроскопічної чистоти; вода двічі дистильована. Наночастки діоксиду титану діаметром менше 30 нм.
Методика аналізу.Необхідний об'єм розчину, що містить іони металу, поміщають у градуйовану пробірку ємк.10 мл і доводять значення рН до 8.0 за допомогою 0.1 М НС1 водного розчину NН 3. Потім пробірку вносять 20 мг наночастинок діоксиду титану. Пробірку струшують протягом 10 хв. (Попередні експерименти показали, що цього достатньо для досягнення рівноваги адсорбції). Пробірку залишають на 30 хв, потім видаляють рідку фазу за допомогою центрифуги. Після промивання осаду водою до нього додають 0.1 мл 60%-ної суспензії політетрафторетилену, 0.5 мл 0.1%-ного розчину агару, 0.1 мл. Тритон Х-100 і розбавляють водою до 2.0 мл. Потім суміш диспергують за допомогою ультразвукового вібратора протягом 20 хв для досягнення однорідності суспензії перед введенням у випарник. У графітову піч вносять 20 мкл суспензії після прогріву та стабілізації ІСП. Після висушування, піролізу та випаровування пари зразка переносяться в ІСП струмом газу-носія (аргону); сигнали атомної емісії реєструються. Перед кожним введенням проби графітову піч прогрівають до 2700°З її очищення.
Застосування методу.Розроблений метод застосовують для визначення Pb 2+у зразках природної озерної води та річкової води. Зразки води фільтрували через 0,45 мкм мембранний фільтр негайно після пробовідбору і потім аналізували.
1.4.2 Визначення свинцю, що комбінує в реальному часі концентрування з наступною звернено-фазовою ВЕРХ
Прилади та реагенти. Схема системи ВЕРХ з концентруванням в режимі реального часу ("on-line") наведена на рис.1.1. Система складається з насоса Waters 2690 Alliance (на схемі 2), насоса Waters 515 (1), детектора з фотодіодною матрицею Waters 996 (7) , шестиходового перемикаючого крана (4), пристрою введення великого об'єму (вміщує до 5.0 мл проби) (3) та колонок (5,6). Концентруюча колонка Waters Xterra™ RP 18(5 мкм,20 х 3.9 мм), аналітична колонка Waters Xterra™ RP 18(5 мкм, 150 х 3.9 мм). рН визначали рН-метром Beckman Ф-200, оптичну щільність вимірювали спектрофотометр Shimadzu UV-2401.
Рис 1.1Схема системи концентрування в режимі реального часу з використанням крана, що перемикає.
Усі розчини готували на ультрачистій воді, одержаній за допомогою системи Milli-Q50 Sp Reagent Water System (Millipore Corporation). Стандартний розчин свинцю (П) з концентрацією 1.0 мг/мл, робочі розчини з концентрацією іонів 0.2 мкг/мл готують стандартним розведенням. Використовують тетрагідрофуран (ТГФ) для ВЕРХ (Fisher Corporation), піролідин-оцтовокислий буферний розчин концентрації 0.05 моль/л. Скляний посуд перед використанням вимочували протягом тривалого часу в 5% розчині азотної кислоти і промивають чистою водою.
Методика експерименту. Необхідний об'єм стандартного розчину або проби вносять у мірну колбу ємністю 25 см 3додають 6 мл розчину Т 4ХФП з концентрацією 1х10 -4моль/л у ТГФ та 4 мл розчину піролідин-оцтовокислого буферного розчину концентрацією 1 х10 -4моль/л і рН 10 розбавляють до мітки водою і ретельно перемішують. Суміш нагрівають на киплячій водяній бані протягом 10 хв. Після охолодження розбавляють до мітки ТГФ для подальшого аналізу. Розчин (5.0 мл) вводять у дозатор, направляють концентруючу колонку за допомогою рухомої фази А зі швидкістю 2 см3/хв. Після закінчення концентрування шляхом виключення шестиходового крана хелати металів з Т 4ХФП, адсорбовані у верхній частині концентруючої колонки, елююються потоком рухомих фаз А і Б зі швидкістю 1 мл/хв зворотному напрямкуі прямують в аналітичну колонку. Тривимірну хроматограму реєстрували в діапазоні довжин хвиль максимуму поглинання 465 нм за допомогою детектора з фотодіодною матрицею.
1.4.3 Інверсійно-вольтамперометричне визначення свинцю з використанням скловуглецевої електродної системи
Прилади та реагенти.Для досліджень використовували електродну систему, що представляє собою складання з трьох однакових склоутлеродних (СУ) електродів (індикаторний, допоміжний, порівняння), запресованих в загальний корпус тетрафторетилену. Довжина кожного електрода, який виступає з корпусу, дорівнює 5 мм. Поверхня одного з них, вибраного як індикаторний електрохімічно обробляли асиметричним струмом при щільності в інтервалі 0.1-5 кА/м 2, що рекомендуються для металів. Оптимальний час оновлення поверхні знайдено експериментально та становив 10-20 с. Індикаторний електрод служив анодом, а електрод із нержавіючої сталі – катодом. Використовували 0.1 М водні розчини кислот, солей, лугів, а також 0.1 М розчини лугів або солей у суміші органічних розчинників з водою у співвідношенні 1: 19 за обсягом. За станом обробленої поверхні спостерігали візуально за допомогою мікроскопа "Neophot 21 із збільшенням близько 3000.
Методика аналізу.Після обробки електродну збірку використовували для визначення 3*10 -6М свинцю (II) методом інверсійної вольтамперометрії на фоні 1*10 -3М HNO 3. Після електролізу при - 1.5 протягом 3 хв при перемішуванні магнітною мішалкою реєстрували вольтамперограму на полярографі ПА-2. Потенціал анодного піку свинцю залишався постійним і становив - 0.7 В. Швидкість лінійної розгортки потенціалу 20 мВ/с, амплітуда розгортки 1.5 В, чутливість струму 2 * 10-7 А/мм.
Водні розчини LiNO 3, NaNO 3, KNO 3як обробний електроліт дозволяють отримати стабільні висоти вже при другому вимірі при задовільній відтворюваності (2.0, 2.9 і 5.4% відповідно). Найбільша чутливість показань досягається при використанні електроліту, що має катіон менших розмірів.
1.4.4 Атомно-абсорбційне визначення свинцю методом дозування суспензій карбонізованих зразків із застосуванням Pd-активованого вугілля, що містить, як модифікатор
Аналітичні вимірювання проводили на атомно-абсорбційному спектрометрі SpectrAA-800 з електротермічним атомізатором GTA-100 та автодозатором PSD-97 (Varian, Австралія). Використовували графітові трубки з піропокриттям та інтегрованою платформою ("Varian", Німеччина), лампи з порожнім катодом на свинець ("Hitachi", Японія) та кадмій (C"Varian", Австралія). Вимірювання інтегральної абсорбційності з корекцією неселективного поглинання світла (дейтерієва система) проводили при спектральній ширині щілини 0.5 нм та довжині хвилі 283.3 нм. Як захисний газ служив аргон "сорт вищий". Температурна програма роботи атомізатора наведена у табл.1.1
Табл. 1.1 Температурна програма роботи електротермічного атомізатора GTA-100
СтадіяТемпература,°СВисушування 190Висушування 2120Піроліз1300Охолодження50Атомізація23ОООчищення2500
В якості модифікаторів для атомно-абсорбційного визначення РЬ в графітової печі досліджували композиції, що містять паладій на основі активованого вугілля і карбонізованої шкаралупи горіха-фундука. Зміст металу у яких становило 0.5-4%. Для оцінки змін, що відбуваються з компонентами синтезованих модифікаторів у відновлювальних умовах, що реалізуються в процесі аналізу, матеріали обробляли воднем при кімнатній температурі.
Розчин з відомою концентрацією РЬ готували розведенням ДСО № 7778-2000 та № 7773-2000 3% HNO 3. Діапазон концентрацій робочих стандартних розчинів елемента для побудови градуювальних залежностей становив 5.0-100 нг/мл. Для приготування розчинів використовували деіонізовану воду .
При побудові кривих піролізу та атомізації використовували як стандартний розчин елемента, так і карбонізований "Стандартний зразок складу зерна пшениці меленої ЗПМ-01". У першому випадку в пластиковому стаканчику автодозатора змішували 1.5 мл стандартного розчину елемента (50 нг/мл Pd 5% HNO 3) і 10-12 мг паладій містить активованого вугілля; суспензію гомогенізували та дозували у графітову піч. У другому - таку ж кількість модифікатора додавали до підготовленої суспензії карбонізованої проби (5-10 мг зразка 1-2 мл 5% HNO3 ).
1.4.5 Фотометричне визначення та концентрування свинцю
У роботі використано ацетат свинцю ч. д. а. З'єднання (рис.1, що є двоосновними кислотами) отримані азосполучення розчину хлориду 2-гідрокси-4 (5) - нітрофенілдіазонію і відповідного гідразону. Розчини формазанів в етанолі готували за точним навішуванням.
Оптичну густину розчинів вимірювали на спектрофотометрі UV-5270 фірми Веckman у кварцових кюветах (l = 1 см). Концентрацію іонів водню вимірювали на іономер І-120М.
Реагенти взаємодіють з іонами свинцю, утворюючи забарвлені сполуки. Батохромний ефект при комплексоутворенні становить 175 – 270 нм. На комплексоутворення впливає характер розчинника та будова реагентів (рис.1).
Оптимальними умовами визначення свинцю є водно-етанольна середовище (1:
) та рН 5.5-6.0, створювана аміачно-ацетатним буферним розчином. Межа виявлення свинцю дорівнює 0.16 мкг/мл. Тривалість аналізу 5 хв.
Найбільш цікаво використання формазану як реагент для концентрування та подальшого фотометричного визначення свинцю. Суть концентрування та подальшого визначення свинцю (II) за допомогою формазану полягає в тому, що з водно-етанольного розчину в присутності іонів Ni, Zn, Hg, Co, Cd, Cr, Fe, розчином хлороформного формазану екстрагують комплекс свинцю.
Для порівняння використовували методику визначення свинцю сульфарсазеном (ГОСТ, МУ вип 15 № 2013-79). Отримані результати аналізу модельних розчинів двома методиками наведено в табл.1.2 Порівняння дисперсій за F-критерієм показало, що Fексп< Fтеор (Р= 0.95; f 1=f 2= 5); отже, дисперсії однорідні.
Табл. 1.2 результати визначення свинцю в модельних розчинах (n=6; P=0.95)
Введено, мкг/млЗнайденоЗнайденоFекспF теорсульфарсазеном, мкг/млS r формазаном, мкг/млS r 4.14 2.10 3.994.04 ±0.28 2.06±0.29 3.92 ±0.17 0.29 3.92 ±0.172.8 5.5 1.74.14 ±0.07 2.10 ±0.08 3.92 ±0.08 -2 2.5*10-2 2.1*10-23.97 3.57 3.374.53
2. Експериментальна частина
Засоби вимірювань, реактиви та матеріали:
При виконанні за даною методикою використовують такі засоби вимірювання, пристрої, реактиви та матеріали:
· Атомно-абсорбційний спектрометр
· Лампа спектральна з порожнім катодом
· Компресор для подачі стисненого повітря
· Редуктор - за ГОСТ 2405
· Склянки лабораторні, ємністю 25-50 см3 - за ГОСТ 25336
· Колби мірні другого класу точності ємністю 25-100 см3
· Вирви лабораторні за ГОСТ 25336
· Вода дистильована
· Кислота азотна концентрована, х. год., ГОСТ 4461-77
· Стандартний розчин свинцю (з = 10-1 г/л)
Умови визначення:
§ Довжина хвилі щодо свинцю ? =283,3 нм
§ Ширина щілини монохроматора 0,1 нм
§ Сила струму лампи 10 мА
Метод виміру:
Атомно-абсорбційна спектроскопія заснована на поглинанні випромінювання оптичного діапазону збудженими вільними атомами свинцю, що утворюються при введенні аналізованої проби в полум'я при довжині хвилі? = 283,3 нм.
Вимоги безпеки:
При виконанні всіх операцій необхідно дотримуватися правил техніки безпеки при роботі в хімічній лабораторії, що відповідають ГОСТ 126-77 "Основні правила безпеки в хімічній лабораторії", включаючи правила безпечної роботи з електротехнічними пристроями з напругою до 1000 вольт.
Приготування градуювальних розчинів свинцю:
Розчини готують за допомогою стандартного розчину свинцю з концентрацією
з = 10-1 г/л.
Для побудови градуювального графіка використовують розчини наступних концентрацій:
*10-4, 3*10-4, 5*10-4, 7*10-4, 10*10-4г/л
Стандартний розчин об'ємом 10 см 3вносять у колбу місткістю 100 мл, доводять до мітки дистильованою водою. У 5 мірних колб місткістю 100мл вносять відповідно 1, 3, 5, 7, 10 мл проміжного розчину (розчин концентрації 10 -2г/л). Доводять до мітки дистильованою водою. Будують графік, що гардуює, в координатах А, у. е від с, г/л
Табл.2.1 Результати вимірів
концентрація, г/л Сигнал, в. тобто 0,000130,0003150,0005280,0007390,001057
Пробопідготовка:
Беру навішування кави масою 1.9975 р.
Вношу її у склянку ємністю 100 мл.
Розчиняю навішування в 20 мл концентрованої азотної кислоти.
Випарюю вміст склянки на водяній бані до половини вихідного обсягу, періодами помішуючи.
Розчин у склянці після випарювання каламутний, отже за допомогою лабораторної лійки та паперового фільтра відфільтровую вміст склянки у склянку ємністю 25 мл.
Відфільтрований розчин вношу в колбу ємністю 25 мл і доводжу до мітки дистильованою водою.
Ретельно перемішую вміст колби.
Вношу частину розчину з колби в піпетку, що служить пробою визначення змісту свинцю.
Для визначення невідомої концентрації розчин вводять в атомізатор і після 10-15 секунд реєструють показання приладу. Усереднені показання приладу відкладають на осі ординат градуювального графіка, і осі абсцис знаходять відповідне значення концентрації, сх г/л
Для розрахунку концентрації у зразку використовую розрахункову формулу:
С = 0.025 * Сх * 10-4 * 1000 / M нав (кг)
Табл 2.2 Результати вимірів
ПробаСигнал, в. е. СереднєС х , г/л 123 кави15141514,666672.9*10 -4сирок00000ябл. сік00000виногр. сік00000крем3222.333337.8*10 -5вода00000шампунь00000
Виходячи з табличних даних, розраховую концентрацію свинцю у зразках:
ЗразокГДК, мг/кгкофе10крем
С (Pb у пробі кави) = 3.6 мг/кг
С (Pb у пробі крем) = 0.98 мг/кг
Висновки
У роботі викладено методики визначення свинцю різними фізико-хімічними методами.
Наведено методи пробопідготовки для низки харчових об'єктів.
На основі літературних даних обрано найбільш зручний та оптимальний метод визначення свинцю в різних харчових продуктах та природних об'єктах.
Використаний метод відрізняється високою чутливістю та точністю поряд з відсутністю відгуку на присутність інших елементів, що дозволяє отримувати справжні значення змісту шуканого елемента з високим ступенемдостовірності.
Вибраний метод дозволяє проводити дослідження без особливих труднощів у пробопідготовці і не потребує маскування інших елементів. Крім цього, метод дозволяє визначати і зміст інших елементів досліджуваної пробі.
По експериментальної частини можна дійти невтішного висновку, що вміст свинцю в каві " Чорна карта " вбирається у гранично допустимої концентрації, отже продукт придатний надходження у продаж.
Список використаної літератури
1. Глінка Н.І. Загальна хімія. - М: Наука, 1978. - 403 с.
Золотов Ю.А. Основи аналітичної хімії. - М: Вищ. шк.; 2002. – 494 с.
Ремі Г. Курс загальної хімії. - М: Вид. іностр. літ., 1963. – 587 с.
ДЕРЖСТАНДАРТ № 30178 - 96
Йіпінг Ганг. // Журн. аналіт. хім., 2003, Т.58 № 11, с.1172
Ліанг Ванг. // Журн. аналіт. хім., 2003, Т.58 № 11, с.1177
Невоструєв В.А. // Журн. аналіт. хім., 2000, Т.55 № 1, с.79
Бурілін М.Ю. // Журн. аналіт. хім., 2004, Т.61 № 1, с.43
Маслакова Т.І. // Журн. аналіт. хім., 1997, Т.52 № 9, с.931
1. Визначення у вигляді сульфіду. Витоки цього і його першої критичної оцінки припадають початку нашого 20 століття. Забарвлення та стійкість золю PbS залежать від розміру частинок дисперсної фази, на який впливають природа та концентрація розчинених електролітів, реакція середовища та спосіб приготування. Тому необхідно суворо дотримуватись цих умов.
Метод малоспецифічний, особливо в лужному середовищі, але збіжність результатів у лужних розчинах краща. У кислих розчинах чутливість визначення менше, але її можна дещо збільшити додаванням електролітів, наприклад NH 4 C1, аналізовану пробу. Поліпшити селективність визначення у лужному середовищі можна запровадженням маскуючих комплексоутворювачів.
2. Визначення як комплексних хлоридів. Вже було зазначено, що хлоркомплекси РЬ поглинають світло в УФ-області, причому молярний коефіцієнт погашення залежить від концентрації іонів Cl - У 6 М розчині НС1 максимуми поглинання Bi, Рb і Тl досить віддалені один від одного, що дає можливість їх одночасного визначення світлопоглинання відповідно при 323, 271 та 245 нм. Оптимальний інтервал концентрацій визначення Pb дорівнює від 4-10*10-4%.
3. Визначення домішок Рb у концентрованій сірчаній кислоті засноване на використанні характеристичного поглинання при 195 нм по відношенню до стандартного розчину, який готують розчиненням свинцю H2S04 (ос. ч).
Визначення із застосуванням органічних реагентів.
4. В аналізі різних природних та промислових об'єктів фотометричне визначення РЬ із застосуванням дитизону завдяки його високій чутливості та селективності посідає провідне місце. У різних варіантах існуючих методівфотометричне визначення РЬ виконують при довжині хвилі максимуму поглинання дитизону чи дитизонату свинцю. Описані інші варіанти дитизонового методу: фотометричне титрування без поділу фаз і безекстракційний спосіб визначення свинцю в полімерах, в якому як реагент застосовують розчин дитизону в ацетоні, перед використанням розбавляється водою до концентрації органічного компонента 70%.
5. Визначення свинцю щодо реакції з діетилдітіокарбаматом натрію. Свинець добре екстрагується CCl4 у вигляді безбарвного діетилдітіокарбамату при різних значеннях рН. Отриманий екстракт використовують у непрямому методі визначення Рb, заснованому на утворенні еквівалентної кількості жовто-коричневого діетилдітіокарбамату міді в результаті обміну з CuS04.
6. Визначення реакції з 4 - (2-піридилазо) - резорцином (ПАР). Висока стійкість червоного комплексу Рb з ПАР та розчинність реагенту у воді становлять переваги методу. Для визначення Рb в деяких об'єктах, наприклад сталі, латуні і бронзі, метод, заснований на утворенні комплексу з цим азо-сполукою, краще дитизонового. Однак він менш селективний і тому в присутності катіонів, що заважають, вимагає попереднього поділу методом БХ або екстракції дибензилдитиокарбамата свинцю чотирихлористим вуглецем.
7. Визначення реакції з 2 - (5-хпорпіридип-2-азо) - 5-діетиламінофенолом і 2 - (5-бромпіридил-2-азо) - 5-діетиламінофенолом. Обидва реагенти утворюють з Рb комплекси складу 1:1 з майже тотожними спектрофотометричними характеристиками.
8. Визначення реакції з сульфарсазеном. У методі використано утворення червонувато-коричневого водорозчинного комплексу складу 1: 1 з максимумом поглинання при 505-510 нм та молярним коефіцієнтом погашення 7,6*103 при цій довжині хвилі та pH 9-10.
9. Визначення реакції з арсеназо 3. Цей реагент в інтервалі pH 4-8 утворює зі свинцем синій комплекс складу 1:1з двома максимумами поглинання - при 605 і 665 нм.
10. Визначення реакції з дифенілкарбазоном. За чутливістю реакції, при екстракції хелату в присутності KCN і селективності він наближається до дитизону.
11. Непрямий метод визначення Рb із застосуванням дифенілкарбазиду. Метод заснований на осадженні хромату свинцю, його розчиненні в 5% НС1 і фотометричному визначенні дворомової кислоти по реакції з дифенілкарбазидом при використанні фільтра з максимумом пропускання при 536 нм. Метод тривалий і дуже точний.
12. Визначення реакції з ксиленоловим помаранчевим. Ксиленоловий помаранчевий (КО) утворює зі свинцем комплекс складу 1:1, оптична щільність якого досягає межі при рН 4,5-5,5.
13. Визначення реакції з бромпірогалполовим червоним (БПК) у присутності сенсибілізаторів. В якості сенсибілізаторів, що підвищують інтенсивність забарвлення, але не впливають на положення максимуму поглинання при 630 нм, при рН 6,5 застосовують хлориди дифе-нілгуанідинію, бензилтіуронію і тетрафенілфосфонію, а при рН 5,0 - цетил броміди ценіл.
14. Визначення реакції з гліцинтимоловим синім. Комплекс із гліцинтимоловим синім (ГТС) складу 1:2 має максимум поглинання при 574 нм та відповідний йому молярний коефіцієнт погашення 21300±600.
15. Визначення з метилтимоловим синім виконують в умовах як для утворення комплексу з ГТС. За чутливістю обидві реакції наближаються одна до одної. Світлопоглинання вимірюють при рН 58-60 і довжині хвилі 600 нм, яка відповідає положенню максимуму поглинання. Молярний коефіцієнт погашення дорівнює 19500. Перешкоди з боку багатьох металів усувають маскуванням.
16. Визначення реакції з ЕДТА. ЕДТА застосовують як титрант у безіндикаторному та в індикаторному фотометричному титруванні (ФТ). Як і візуальної титриметрії, надійне ФТ розчинами ЕДТА можливе при рН > 3 і концентрації титранту не менше 10-5 М.
Люмінісцентний аналіз
1. Визначення РЬ із застосуванням органічних реагентів
Запропоновано метод, у якому вимірюється інтенсивність випромінювання хемілюмінесценції у присутності Рb за рахунок каталітичного окиснення люмінолу пероксидом водню. Метод використаний визначення від 0,02 до 2 мкг Рb в 1 мл води з точністю 10%. Аналіз триває 20 хв і вимагає попередньої підготовки проб. Крім Рb, реакцію окиснення люмінолу каталізують сліди міді. Значно складніший в апаратурному оформленні метод, заснований на використанні ефекту гасіння флуоресценції похідних флуорес-132, цінна при утворенні хелатів зі свинцем. Більш селективним у присутності багатьох геохімічних супутників Рb, хоч і менш чутливим, є досить простий метод, заснований на збільшенні інтенсивності флуоресценції люмогена водно-блакитного в суміші діоксан-вода (1: 1) у присутності Рb.
2. Методи низькотемпературної люмінесценції у заморожених розчинах. Заморожування розчину найпростіше вирішено методом визначення свинцю в НС1, заснованому на фотоелектричної реєстрації зеленої флуоресценції хлоридних комплексів при -70°С.
3. Аналіз сплеску люмінесценції при розморожуванні проб. Методи цієї групи засновані на зміщенні спектрів люмінесценції при розморожуванні аналізованої проби і вимірюванні підвищення інтенсивності випромінювання, що при цьому спостерігається. Довжина хвилі максимуму спектру люмінесценції при -196 і - 70° відповідно дорівнює 385 і 490 нм.
4. Запропоновано метод, заснований на вимірюванні аналітичного сигналу при 365 нм у квазилінійчастому спектрі люмінесценції кристалофосфору СаО-Рb, охолодженого до температури рідкого азоту. Це найбільш чутливий із усіх люмінесцентних методів: якщо наносити активатор на поверхню таблеток (150 мг СаО, діаметр 10 мм, тиск при пресуванні 7-8 МН/м2), то межа визначення на спектрограф ІСП-51 дорівнює 0,00002 мкг. Метод характеризується гарною вибірковістю: 100-кратний надлишок С, Cr(III), Fe(III), Mn(II), Ni, Sb(III) та T1(I) не заважає визначенню Pb. Поруч із Рb можна визначати і Bi.
5. Визначення свинцю за люмінесценцією хлоридного комплексу, сорбованого на папері. У цьому методі люмінесцентний аналіз комбінують з відділенням РЬ від елементів, що заважають, за допомогою кільцевої лазні. Визначення ведеться за нормальної температури.
Електрохімічні методи
1. Потенціометричні методи. Використовується пряме та опосередковане визначення свинцю - титруванням з кислотно-основними, комплексонометричними та осаджувальними реагентами.
2. В електрогравіметричних методах використовується осадження свинцю на електродах з подальшим зважуванням або розчиненням.
3. Кулонометрія та кулонометричне титрування. Як титранти використовуються електрогенеровані сульфогідрильні реагенти.
4. Вольт-амперометрія. Класична полярографія, що поєднує експресність з досить високою чутливістю, вважається одним з найбільш зручних методів визначення РЬ в інтервалі концентрацій 10-s-10 М. У переважній більшості робіт свинець визначають за струмом відновлення РЬ2+ до РЬ° на ртутному краплинному електроді (РКЕ), зазвичай протікає оборотно і в дифузійному режимі. Як правило, катодні хвилі добре виражені, а полярографічні максимуми особливо легко пригнічуються желатином та тритоном Х-100.
5. Амперометричне титрування
При амперометрическом титруванні (AT) точку еквівалентності визначають залежно від величини струму електрохімічного перетворення РЬ і (або) титранта при певному значенні потенціалу електрода від об'єму титранта. Амперометрическое титрування точніше звичайного полярографічного методу, вимагає обов'язкового термостатування осередку й у меншою мірою залежить від характеристик капіляра і індиферентного електроліту. Слід зазначити й великі можливості методу AT, оскільки аналіз можливий електрохімічної реакції за участю як самого Рb, так і титранта. Хоча загальна витрата часу на виконання AT більша, вона цілком компенсується тим, що відпадає потреба в калібруванні. Використовується титрування розчинами дихромату калію, хлоранілової кислоти, 3,5 - диметилдимеркапто - тіопірону, 1,5-6 іс (бензилиден) - тіо - карбогідразону, тіосаліціламіду.
Фізичні методи визначення свинцю
Свинець визначають методами атомної емісійної спектроскопії, атомно-флуоресцентної спектрометрії, атомно-абсорбційної спектрометрії, рентгенівськими методами, радіометричними методами, радіохімічними та багатьма іншими.
Сторінки:
УДК 543. (162:543 42:546.815
Є.Є.Костенко, М.Г. Християїсен, Є.М. Бутенка
ФОТОМЕТРИЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ МІКРОКІЛЬКОСТІ СВИНЦЮ У ПИТКОВІЙ ВОДИ З ДОПОМОГЮ СУЛЬФОНАЗО Ш
Вивчено комплексоутворення РЬ(П) з сул'фоназо III та на основі отриманих даних розроблено методику фотометричного визначення свинцю та питної води після попереднього екстракційного концентрування у вигляді комплексу з дитиною: юном.
Проблема екологічної чистоти сировини має велике значеннядля виробництва харчової продукції. Тому контроль якості питної води як одного з основних компонентів різних напоїв дуже важливий, а створення нових селективних, чутливих та експресних методик фотометричного визначення токсичних металів досить актуально. Серед останніх одним із найбільш небезпечних для здоров'я людини є свинець. Розмір його ГДК у різних харчових об'єктах становить 0,1 - 10 мг/кг, а питній воді - 0,03 мг/дм3.
Для фотометричного визначення свинцю запропоновано чимало органічних реагентів. Основні характеристики методик наведено у табл.J.Здебільшого ці методики недостатньо вибіркові. Тому стандартний метод визначення свинцю у питній воді передбачає його попереднє екстракційне виділення у вигляді комплексу з дитизоном. Потім при проведенні реекстракції додають сульфарсазен та вимірюють оптичну щільність комплексуPb(II) з цим реагентом ,
Реагент біс-сульфон чи сульфоназо III (СФАЗ.HSR)використовують для визначення малих кількостей галію, скандію, індію та барію - / .
Молярне співвідношенняPb(II) - СФАЗ у комплексі (рівне 1:1) підтверджується сталістю величини константи До різних умовах її визначення (табл. 2).
Необхідні для розрахунків значення концентрації комплексуPbH2R:в умовах рівноваги визначали за рівнянням
= (А-ekCr-0 / (єк - eR)■ I,
де }
