庫(kù)倫滴定法測(cè)定維生素C藥片中抗壞血酸含量

1、庫(kù)侖滴定法測(cè)定維生素C藥片中抗壞血酸含量中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院廣州 510275摘要：以冰醋酸與0.3 mol·L-1溴化鉀混合液作為電解液，在陽(yáng)極產(chǎn)生的Br2與抗壞血酸發(fā)生氧化-還原反應(yīng),據(jù)此以恒電流庫(kù)侖滴定法進(jìn)行抗壞血酸的定量測(cè)定。結(jié)果表明，藥片中抗壞血酸含量為833.9mg·g-1，相對(duì)平均偏差為0.22%。該法可直接用于Vitamin C片等樣品中抗壞血酸含量的測(cè)定，本法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)果令人滿意。關(guān)鍵詞：抗壞血酸庫(kù)侖滴定法 雙鉑指示電極安培法-6 / 6文檔可自由編輯打印1前言維生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）又叫L

2、-抗壞血酸，是一種水溶性維生素,人體缺乏這種維生素C易得壞血癥。維生素C易被空氣中的氧氣氧化,在新鮮蔬菜和水果，如青菜、韭菜、菠菜、柿子椒等深色蔬菜，以及柑桔、紅果、柚子、檸檬等水果中含量較高，野生的莧菜、苜蓿、刺梨、沙棘、獼猴桃、酸棗等含量尤其豐富。維生素C的主要成分抗壞血酸具有重要的生理作用，它可以促進(jìn)骨膠原的生物合成，利于組織創(chuàng)傷口的更快愈合；促進(jìn)氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代謝，延長(zhǎng)肌體壽命；改善鐵、鈣和葉酸的利用；改善脂肪和類脂特別是膽固醇的代謝，預(yù)防心血管?。淮龠M(jìn)牙齒和骨骼的生長(zhǎng)，防止牙床出血；增強(qiáng)肌體對(duì)外界環(huán)境的抗應(yīng)激能力和免疫力1。大多數(shù)動(dòng)物體內(nèi)可自行合成維生素C，但是人類、猿猴等

3、由于體內(nèi)缺乏必須的古洛糖酸內(nèi)酯氧化酶，不能使葡萄糖轉(zhuǎn)化成維生素C，需通過(guò)食物來(lái)供應(yīng)身體所需。因此，維生素C是參與人體的生理代謝不可或缺的一類有機(jī)化合物。缺乏維生素C會(huì)導(dǎo)致壞血病，損害人體健康。維生素C對(duì)心血管疾病、腫瘤、感染及炎癥、糖尿病等疾病都有一定的功效2。但是，過(guò)量攝入維生素C也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生副作用3。常見(jiàn)的檢測(cè)維生素C的方法主要有滴定法(如2,6-二氯靛酚滴定法和碘量法)、比色法、分光光度法、熒光分析法、化學(xué)發(fā)光法、流動(dòng)注射法、電化學(xué)分析法及色譜法等4。蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸測(cè)定的國(guó)標(biāo)（GB/T 5009.86-2003）方法為熒光法和2,4一二硝基苯肼法。庫(kù)侖滴定法是建立在控制

4、電流電解過(guò)程基礎(chǔ)上的庫(kù)侖分析法，它是電化學(xué)分析法的一個(gè)重要分支,具有較高的靈敏度、精密度和準(zhǔn)確性,適用于微量甚至痕量物質(zhì)的準(zhǔn)確測(cè)定。該法具有比一般滴定分析更顯著的優(yōu)點(diǎn)。庫(kù)侖滴定以電位或電流法指示終點(diǎn)，可減少一般容量分析中以指示劑變色確定終點(diǎn)時(shí)的終點(diǎn)觀測(cè)誤差，提高了準(zhǔn)確度，特別適用于有色溶液、混濁溶液的測(cè)定。另外庫(kù)侖法不需要配制及標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液,以電解液直接進(jìn)行滴定,分析結(jié)果通過(guò)精確測(cè)定電量而獲得，因而快速、靈敏、精密度高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，適用于容量分析的各類滴定5。對(duì)于滴定反應(yīng)的終點(diǎn)可以用以下方法判斷：1.化學(xué)指示劑法：容量分析中使用的化學(xué)指示劑，只要體系合適，仍可使用。2.電位法：在電解池

5、中插入指示電極和參比電極，由滴定過(guò)程中電極電位的突躍來(lái)指示終點(diǎn)的到達(dá)。3.雙鉑指示電極安培法：它是在電解體系中插入一對(duì)加有微小電壓的鉑電極，通過(guò)觀察此對(duì)電極上電流的突變來(lái)指示終點(diǎn)的方法，又稱為永停法。本實(shí)驗(yàn)采用庫(kù)侖滴定法，以電解產(chǎn)生的Br2來(lái)測(cè)定抗壞血酸的含量。反應(yīng)有：抗壞血酸 脫氫抗壞血酸該反應(yīng)能快速而又定量地進(jìn)行，因此可通過(guò)電解生成Br2來(lái)“滴定”抗壞血酸。本實(shí)驗(yàn)用KBr作電解質(zhì)來(lái)電生Br2，電極反應(yīng)為：陽(yáng)極：2Br= 2e + Br2陰極：2H+ + 2e= H2(g)滴定終點(diǎn)用雙鉑指示電極安培法來(lái)確定。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：圖1：庫(kù)侖滴定裝置在終點(diǎn)前，電生出的Br2立即被抗壞血酸還原為B

6、r離子，因此溶液未形成電對(duì)Br2/Br。指示電極沒(méi)有電流通過(guò)（僅有微小的殘余電流），但當(dāng)達(dá)到終點(diǎn)后，存在過(guò)量的Br2形成Br2/Br可逆電對(duì)，使電流表的指針明顯偏轉(zhuǎn)，指示終點(diǎn)到達(dá)。根據(jù)法拉第定律：m=QMnFm：被滴定抗壞血酸的質(zhì)量，mg；Q：電極反應(yīng)所消耗的電量（本儀器所示電量為mC）；M：抗壞血酸的分子量(176.1g·mol-1)；F：Faraday（法拉第）常數(shù)，其值為96485C·mol-1；n：電極反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)。2實(shí)驗(yàn)部分62.1試劑和儀器2.1.1儀器KLT-1型通用庫(kù)侖儀、磁力攪拌器、超聲波清洗器、500 mL微量移液器、電解池裝置包括：雙鉑工作電極、雙

7、鉑指示電極。2.1.2 試劑電解液：冰醋酸與0.3 mol·L-1 KBr溶液等體積混合。樣品溶液：準(zhǔn)確稱取一片維他命C藥片于小燒杯中，用少量蒸餾水浸泡片刻，用玻璃棒小心搗碎，溶液連同少量不溶輔料轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，在超聲波清洗器中助溶。藥片溶解后用蒸餾水定容至刻度 。2.2 實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)所用的兩個(gè)工作電極及一對(duì)指示電極都為鉑電極。為了保證電流效率100%，防止陽(yáng)極產(chǎn)生的Br2到陰極上重新還原成Br-，電解池必須附設(shè)一鹽橋把陰極與溶液體系隔開(kāi)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中指示電極外加電壓為200mv，中間有高靈敏度的檢流計(jì)。在實(shí)驗(yàn)達(dá)到計(jì)量點(diǎn)前，溶液中沒(méi)有過(guò)量的Br2，這時(shí)指示電極外加電壓為200

8、mv，故兩指示電極間沒(méi)有電流通過(guò)或電流很?。礆堄嚯娏鳎５?dāng)溶液中抗壞血酸被作用完全后溶液中即有過(guò)量的Br2及Br-，此時(shí)指示電極之間有電流通過(guò)（電流上升法）。當(dāng)我們看到靈敏檢流計(jì)中有較大電流通過(guò)時(shí)即表示終點(diǎn)達(dá)到。2.2.1儀器調(diào)節(jié)（1）儀器面板上所有按鍵全部彈出，“工作/停止”開(kāi)關(guān)置于“停止”位置。（2）“量程選擇”旋至10 mA檔，“補(bǔ)償極化電位”反時(shí)針旋至“0”，開(kāi)啟電源，預(yù)熱10 min。（3）指示電極電壓調(diào)節(jié)：按下“極化電位”鍵和“電流”、“上升”鍵，調(diào)節(jié)“補(bǔ)償極化電位”，使表指針擺至20（這時(shí)表示施加到指示電極上的電位為200 mV），然后使“極化電位”鍵復(fù)原彈出。2.2.2測(cè)量

9、（1）電解池準(zhǔn)備：向洗凈的電解池中加入70 mL電解液（使用量筒），用滴管向電解陰極管填充足夠的電解底液，不小于陰極管體積的2/3。紅黑繞線連接工作電極，紅白電線連接指示電極，然后將電解池置于攪拌器上。（2）終點(diǎn)指示的底液條件預(yù)設(shè)：將“工作/停止”開(kāi)關(guān)置于“工作”位置。向電解池中加幾滴抗壞血酸樣品溶液，開(kāi)動(dòng)攪拌器，按下“啟動(dòng)”鍵，待電流計(jì)指針?lè)€(wěn)定后再按一下“電解”按鈕。這時(shí)即開(kāi)始電解，在顯示屏上顯示出不斷增加的毫庫(kù)侖數(shù)，直至指示紅燈亮，記數(shù)自動(dòng)停止，表示滴定到達(dá)終點(diǎn)，可看到表的指針向右偏轉(zhuǎn)，指示有電流通過(guò)，這時(shí)電解池內(nèi)存在少許過(guò)量的Br2，形成Br2/Br-可逆電對(duì)，這就是終點(diǎn)指示的基本條件（

10、以后滴定完畢都存在同樣過(guò)量的Br2）。（3）樣品測(cè)定：用微量移液器向電解池中加入500 mL樣品溶液，令“啟動(dòng)”鍵彈出（這時(shí)數(shù)顯表的讀數(shù)自動(dòng)回零），再按下“啟動(dòng)”鍵，待電流計(jì)指針?lè)€(wěn)定后按下“電解”按鍵。這時(shí)指示燈熄滅并開(kāi)始電解，即開(kāi)始庫(kù)侖滴定，同時(shí)計(jì)數(shù)器同步開(kāi)始計(jì)數(shù)。電解至近終點(diǎn)時(shí)，指示電流上升，當(dāng)上升到一定數(shù)值時(shí)指示燈亮，計(jì)數(shù)器停止工作，即滴定終點(diǎn)到達(dá)。此時(shí)顯示表中的數(shù)值，即為滴定終點(diǎn)時(shí)所消耗的毫庫(kù)侖數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。（4）平行測(cè)定樣品溶液三份。（5）用同樣的方法，測(cè)定水溶維C100飲料樣品中抗壞血酸的含量，并將結(jié)果與外包裝上的含量進(jìn)行對(duì)比。3結(jié)果與討論3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算表1:維生素C藥片中抗

11、壞血酸的分析結(jié)果Vc藥片的質(zhì)量/g測(cè)量次數(shù)消耗電量/mC藥片中抗壞血酸含量/mg·g-1單次測(cè)定平均值相對(duì)平均偏差/%0.121111109835.7833.90.2221108834.931103831.2表2:水溶維C100飲料中抗壞血酸的分析結(jié)果水溶維C100飲料體積/mL測(cè)量次數(shù)消耗電量/mC水溶維C100飲料中抗壞血酸含量/mg·100mL-1單次測(cè)定平均值相對(duì)平均偏差/%0.5119034.736.83.9220236.9321338.9從表1中可以看到，測(cè)量的相對(duì)平均偏差為0.22%，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的精密度很好，重現(xiàn)性較強(qiáng)，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)短，故測(cè)定抗壞血酸含量可以

12、選用庫(kù)侖法。表2的數(shù)據(jù)反映三次測(cè)量數(shù)據(jù)偏差較大，同時(shí)測(cè)得的抗壞血酸含量為36.8 mg/100mL大于標(biāo)識(shí)值22.5mg/100mL。出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象是因?yàn)殛帢O電解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致電解液中氫離子濃度大幅降低，從而影響了電解效率使測(cè)量結(jié)果增大。3.2問(wèn)題討論（1）電解液中加入KBr和冰醋酸的作用是什么？答：本實(shí)驗(yàn)以KBr為電解質(zhì)，電解產(chǎn)生的Br2來(lái)測(cè)定抗壞血酸的含量。由于維生素C容易被空氣中的氧氣氧化，為減緩維生素C被空氣中的氧氣氧化的速率，整個(gè)測(cè)定過(guò)程要保持溶液呈酸性，冰醋酸可以創(chuàng)造所需的酸性環(huán)境。（2）所用的KBr若被空氣中的O2氧化，將對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生什么影響？答：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若部分KBr被空氣中

13、的氧氣氧化，這部分生成的Br2會(huì)與抗壞血酸反應(yīng)，使電導(dǎo)率儀測(cè)定的消耗電量值減少，造成測(cè)定結(jié)果偏小，為防止KBr被氧化，可以往溶液中通入N2來(lái)消除氧氣。（3）電解過(guò)程中，陰極不斷析出H2會(huì)對(duì)電解液的PH有何影響？答：由于電解過(guò)程中陰極有H2生成，導(dǎo)致溶液中的H+含量相對(duì)下降，溶液的PH將會(huì)升高。 隨著H+的大量放電，會(huì)使實(shí)驗(yàn)的精密度下降，誤差增大。（4）為何電解電極的陰極要置于保護(hù)套中，而指示電極則不需要？答：將電解電極的陰極置于保護(hù)套中是為了避免陽(yáng)極氧化得到的Br2又回到陰極放電，影響電流效率，給測(cè)量帶來(lái)誤差。指示電極由于兩端所加的電壓比較低,而Br2/Br-的電位是+1.066v，Br2不會(huì)

14、在指示電極上放電，所以不用加保護(hù)套。（5）如何確定本實(shí)驗(yàn)庫(kù)侖滴定中的電流效率達(dá)到100%？答：由本實(shí)驗(yàn)的原理可知，通過(guò)直接測(cè)量所消耗的電量來(lái)間接測(cè)量抗壞血酸的含量。這就要求電解時(shí)的電流效率必須達(dá)到100%才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確，而電流效率受到以下一些因素的影響：1.溶劑的電極反應(yīng)；2.溶液中雜質(zhì)的電解反應(yīng)；3.水中溶解氧；4.電解產(chǎn)物的再反應(yīng)；5.充電電容。為了確定電解的電流效率達(dá)到100%，必須消除這些影響。具體措施有：1.可以更換溶劑，選擇適當(dāng)?shù)娜軇?.進(jìn)行預(yù)電解，使電解液中的物質(zhì)穩(wěn)定下來(lái)不影響測(cè)量；3.通入N2來(lái)消除溶解氧；4.將電極與產(chǎn)生電解產(chǎn)物的電解液隔開(kāi)；5.使用輔助電極。此外，可以通過(guò)提前配置抗壞血酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行一次測(cè)量，然后通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷電解的電流效率是否達(dá)到100%。參考文獻(xiàn)：1.王立家，李寬閣，劉淑蘭等.維生素C的營(yíng)養(yǎng)功能及應(yīng)用J.黑龍江省寶清縣畜牧