第5章元素及官能團定量分析

1、第五章 元素及官能團定量分析第一節(jié) 元素定量分析第二節(jié) 官能團定量分析第三節(jié) 物質(zhì)含量分析第一節(jié) 元素定量分析元素定量分析是研究有機化合物的最基本的步驟之一。目的：測定未知物中各種元素的百分含量。通常測定的元素有C、H、N、X、S、P等。由元素的百分含量可以求得該化合物中各元素的組成比，從而得出實驗式，繼而由所測的分子量求出分子式。C、H的測定 有機化合物在燃燒管內(nèi)，在氧氣流中燃燒分解，其中 然后，再經(jīng)過加熱至500的AgMnO4氧化質(zhì)使全部定量氧化，分別以適量的吸收劑吸收，用重量法稱重。C CO2H H2O儀器裝置半微量法測定碳和氫的裝置1.氧氣凈化器 2.微動螺旋夾 3.流速計 4.吸收管

2、 5.燃燒管 6.PbO2的加熱7.H2O吸收管 8.CO2吸收管 9.防護管 10.吸氣裝置 各部件作用：上部的精制管盛滿AgMnO4分解產(chǎn)物，以分解除去N2及各種氮化物；下部為冷卻肼，冷卻O2。調(diào)節(jié)流速計；指示流速至3040ml/min一側(cè)裝有MgClO4以吸收O2氣流中的水蒸氣；另一側(cè)裝有CaO以吸收氧氣流中的CO2。兩燈維持樣品燃燒溫度在500左右，樣品放于兩燈之間。維持靠吸收管部位的溫度不低于150 ，以便把水汽全部趕入水吸收管。盛有無水MgClO4，用來定量吸收氣流中的水分。定量吸收CO2。裝水MgClO4，防止吸氣裝置中的濕氣進入吸收管或燃燒管。減低氣體通過吸收裝置時所受到的阻力

3、，使吸收管中的壓力大致與大氣壓相同，以免氣體從各處街頭處的橡皮管上逃出，或當管內(nèi)的壓力太小時，防止空氣中的水蒸汽從這種地方滲入。分析步驟儀器安裝及檢查：按裝置圖裝好儀器，完后檢查是否漏氣?？瞻诇y定：檢漏完畢后作空白實驗。將燃燒爐升溫至50050，氧氣流調(diào)至3040ml/min，裝上已平衡好的吸收管，空燒1520min，稱重吸收管。樣品稱取：樣品放于小鉑舟中稱重，然后連同鉑舟一起，放于燃燒管中。樣品燃燒：吸收管稱重：要求水吸收管從燃燒裝置拆下到稱重完畢恰好用10min完成；稱CO2必須恰好15min。計算：若前后兩次吸收管的重量差值在0.10.05mg時，即認為空白的值已趨于穩(wěn)定。樣品小舟放入套

4、管內(nèi)套管放入燃燒管距管口57cm燃燒管溫度50050氧氣流速3550ml/min趕走系統(tǒng)中的空氣接上預(yù)先恒重的充滿氧氣的兩個吸收管燃燒810min稱重C%=CO2質(zhì)量C原子量/CO2分子量100樣品質(zhì)量H%=H2O質(zhì)量H原子量/H2O分子量100樣品質(zhì)量二. N的測定定 N 的一個目的就是測定樣品中蛋白質(zhì)的含量。利用以下方法測出總氮 量 ， 然 后 乘 以 蛋 白 質(zhì) 換 算 系 數(shù) 得 出 蛋 白 質(zhì) 含 量 。這個系數(shù)決定于物質(zhì)中存在的蛋白質(zhì)的含 N 量。對于任何蛋白質(zhì)來說，各種元素的含量大體上是一定的，因為構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類基本相似，只是排列不同而已。在蛋白質(zhì)中， C 約占 50%

5、，H 約占 7% ， O 約占 22% ， N 約占 16% ， S 約占 2% 。所以，一般常用的蛋白質(zhì)的換算系數(shù)為 100/16 6.25 ，即一份 N 素相當于 6.25 份蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)的含 N 量一般為 1517.6% ，一般常用的蛋白質(zhì)的換算系數(shù)為 6.25 （即蛋白質(zhì)的含 N 量為 16% ），例如：雞蛋、肉類、青豆、玉米等 食 品 的 換 算 系 數(shù) 即 為 6 . 2 5 。 牛 奶 及 奶 制 品 為 6 . 3 8 。含氮有機物 N2 + H2O + CuCO2氣流中CuO杜馬法多用于有機分析，很少用于食品分析，用杜馬法測總有機氮時，對卟啉類、嘧啶類、長鏈脂肪酸的酰胺類

6、均可產(chǎn)生誤差，往往使測定的氮值偏低。A：杜馬法-測定原理定氮方法：杜馬法、柯達爾法等Fig: Apparatus for the estimation of nitrogen by Dumas method http:/ Fig: Apparatus for the estimating carbon and hydrogen 碳氫分析儀（碳氫分析儀（CH）B：柯達爾法柯達爾(Kjeldahl )法，又叫凱氏定氮法。凱氏定氮法是測總有機氮的一個準確、簡便的方法之一，可用于所有的動植物食品的分析，國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍，迄今被作為法定的標準檢驗方法。根據(jù)所測樣品中蛋白質(zhì)含量的不同，凱氏定 N 法又分

7、為常量凱氏定 N 和微量凱氏定 N ，二者的不同在于：（ 1 ）樣品用量和試劑用量不同：微量凱氏定 N 比常量凱氏定 N 的樣品用量和試劑用量少（ 2 ）裝置不同：微量凱氏定 N 另有一套適合于微量測定的儀器裝置。消化：含N有機物 H2SO4(濃) NH4HSO4 + CO2 + H2O + CuSO4K2SO4柯達爾法原理：吸收：NH3 + H3BO3 NH4+ + H2BO3滴定：H+ + H2BO3 H3BO3堿化：NH4HSO4 + 2 NaOH NH3 + NaSO4 + 2 H2O 樣品中的含氮有機化合物，經(jīng)濃硫酸加熱消化，有機質(zhì)被破壞，其中的 C 和 H 變?yōu)?CO2 和 H2O

8、 逸出，而 NH3 則與 H2SO4 結(jié)合生成 (NH4)2SO4 或者NH4HSO4留在溶液中。將溶液中的NH3堿化，游離，然后蒸出。放出的 NH3 用硼酸吸收（以混合指示劑指示終點）用 H2SO4 或 HCI 標準溶液滴定，呈淡紫紅色為終點，這樣可計算出總氮量，進而計算出蛋白質(zhì)的含量。B：柯達爾法裝置微量定氮煮解及蒸餾裝置K2SO4 和 CuSO4 的作用是什么? 提高溶液的沸點，加速對有機物的分解。 CuSO4 起催化劑的作用。稱量樣品煮解蒸餾滴定空白試驗空白試驗分析結(jié)果計算 V C14.01N%100 WV鹽酸體積（樣品）mlW試樣重mgC標液酸濃度mol/l操作演示 DB：柯達爾法-

9、操作步驟操作演示 E操作演示 F操作演示 G柯達爾法稱量樣品固體：以微量管稱量，倒入干燥的煮解瓶，防止粘在瓶壁上。液樣：稱樣方式：在小瓷舟或小玻璃皿中稱量后，將裝有樣品的容器一同投入柯氏燒瓶；在毛細管中稱量，投入煮解瓶。0.150.20g2050mg35mg柯達爾法煮解煮解瓶中加K2SO4CuSO4（1:3）約15mg，濃硫酸2ml；通風(fēng)櫥中加熱使?jié)饬蛩峋従彿序v；反應(yīng)物：焦黑黃色淡藍綠或幾乎無色；繼續(xù)煮解30min，冷卻；加3ml蒸餾水，冷卻。若加熱半小時后，反應(yīng)仍為深色，可將其冷卻，加34d 30 H2O2，繼續(xù)加熱至無色。柯達爾法蒸餾燒瓶中加2/3的蒸餾水、沸石、12d 濃硫酸；加熱，令水

10、沸騰，水蒸氣流遍全部儀器510min洗去雜質(zhì)；錐形瓶（150ml）：10ml飽和硼酸（4）溶液、4d溴甲酚綠甲基紅（10:4）指示劑；冷凝管中通冷水，末端浸入錐形瓶液面以下；自蒸餾瓶上端漏斗中加入煮解液，用12ml蒸餾水淋洗煮解瓶兩遍使煮解液全部移入蒸餾瓶；自漏斗中加入10ml 40NaOH溶液，關(guān)閉漏斗；收集約30ml蒸餾液時，降低錐形瓶，是冷凝管末端脫離液面，在收集10ml；用少量蒸餾水沖洗冷凝管末端使洗液流入錐形瓶中。蒸餾完畢。l柯達爾法滴定0.025mol/l標準鹽酸，用10ml微量滴定管滴定收集的蒸餾液。終點時溶液由藍色變?yōu)?灰色。甲基紅溴甲酚綠混合指示液:取0.02g甲基紅,0.1

11、g溴甲酚綠溶于100ml的乙醇中，搖勻，即得.變色范圍 pH4.65.0（酒紅綠）。 l柯達爾法空白試驗用完全相同的手續(xù)與試劑用量進行兩次空白試驗，以每一次含有樣品的試液的滴定值減去由試劑所做兩次空白試驗的平均值，即為樣品所消耗酸液的數(shù)值。目的：1. 去除系統(tǒng)內(nèi)外帶入的N的影響2. 蒸餾時會有一部分堿液比水蒸氣帶入到硼酸溶液中去，使之對滴定產(chǎn)生一定的影響。定氮的其他方法染料結(jié)合法： 凡是來源相同的蛋白質(zhì)，其堿性或酸性 AA 的含量，基本上是相同的。利用這個特點，加入過量的堿性或酸性染料，使其和蛋白質(zhì)形成不溶性鹽而沉淀析出，用分光光度計測定未反應(yīng)的染料量，推算出結(jié)合染料量而求得蛋白質(zhì)的含量。本法

12、常用的一種染料為酸性橙 12 （ Acid Orange ，簡寫 AO -12 ）。因為染料與蛋白質(zhì)的反應(yīng)比較復(fù)雜，因此不能用這種方法對來源不同的蛋白質(zhì)進行比較定量。定氮的其他方法雙縮脲（試劑）法：雙縮脲在堿性環(huán)境中，能與 CuSO4 結(jié)合生成紅紫色的絡(luò)合物，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)分子中含有肽鍵，與雙縮脲結(jié)構(gòu)中的亞酰胺鍵相似，故能呈此反應(yīng)。這種方法操作簡便迅速，但靈敏度較差，適用于精度要求不太高的蛋白質(zhì)含量的測定。兩個氨基酸縮水形成肽鍵肽鍵 定氮的其他方法酚試劑法： 包括兩步反應(yīng)： （ 1 ）在堿性條件下，蛋白質(zhì)與銅作用生成蛋白質(zhì)-銅的紅紫色絡(luò)合物 （ 2 ）此絡(luò)合物將酚試劑（磷鉬酸、磷鎢酸的混合液）還原，產(chǎn)生深藍色（磷鉬蘭、磷鎢蘭的混合液），顏色的深淺與蛋白質(zhì)的含量成正比，從而可計算出蛋白質(zhì)的含量。 這種方法操作簡便，靈敏度比雙縮脲法高 100 倍，在生化研究中常使用這種方法。關(guān)于定氮的一個問題：為什么說用凱氏定氮法測出的蛋白質(zhì)只能稱作粗粗蛋白蛋白？ 在食品和生物材料中可能包括有非蛋白質(zhì)氮的化合物，例如：核酸、生物堿、卟啉、含氮色素等，用凱氏定氮法測定總氮量，然后乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)，就是蛋白質(zhì)的含量。用此法測定出來的總氮量，還包括非蛋白