淺談稱量分析法

陳 霞

稱量分析法是將被測組分從試樣中分離出來,然后稱量求出被測組分含量的分析方法。根據(jù)分離方法的不同,稱量分析法可分為以下四類。

一、揮發(fā)法

揮發(fā)法一般是通過加熱或其他方法使試樣中的被測組分或其他組分揮發(fā)除去,然后根據(jù)試樣質(zhì)量的減輕計算被測組分的含量;或者選擇一適當(dāng)?shù)奈談┪諝饣莩龅慕M分,然后根據(jù)吸收劑增加的質(zhì)量計算該組分的含量。

揮發(fā)法在食品檢驗中的使用是最廣泛的,此法常用在檢驗樣品中的水分含量(也有叫可溶性固形物、固形物、總干物質(zhì)等都用此法)。

例如測定樣品中的水分時,可稱取一定質(zhì)量的粉碎試樣,在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度下烘干,使水分氣化逸出,然后根據(jù)試樣所減輕的質(zhì)量來計算樣品中的水分含量。

二、萃取法

萃取法是利用被測組分在某種與試樣不相溶的有機溶劑中的可溶性,使該組分進(jìn)入有機相中,而達(dá)到與其他組分分離,然后將有機溶劑蒸去,稱取干燥后的殘留物重量計算被測組分的含量。被分析的試樣可以是液體,也可以是固體。

當(dāng)試樣是液體時,一般為水溶液,通常用與水不相溶的有機溶劑同試液一起振蕩,使被測組分從水相進(jìn)入有機相,另一些組分仍留在水相中,從而達(dá)到分離的目的。這一操作過程稱為萃取,所用的溶劑稱為萃取劑。在萃取達(dá)到平衡狀態(tài)時,被萃取物質(zhì)在有機相和水相中都有一定的濃度,它們濃度之比稱為分配系數(shù)。如果被萃取物質(zhì)在兩相中的平衡濃度分別為C有、C水,則可用下式表示之:

D=C有/C水

D為分配系數(shù)。當(dāng)被萃取物質(zhì)在溶液中濃度較低,并在兩相中的分子狀態(tài)相同時,D在一定溫度下為一常數(shù)。分配系數(shù)大的組分,在萃取時就越易進(jìn)入有機溶劑;而分配系數(shù)較小的組分將不易進(jìn)入該溶劑而留在原來的水溶液內(nèi),借此可以將他們分離。

當(dāng)兩相體積相等時,如果D>1,說明經(jīng)萃取后進(jìn)入有機相中的溶質(zhì)量比留在水相中的量多。在實際測定中,要求被測組分能定量地進(jìn)入有機相,D值應(yīng)大于10;而試液中的其他組分的D值,則愈小愈好。當(dāng)被測組分的D值不高時,一次萃取不能滿足分離或測定要求,此時可采用多次連續(xù)萃取的方法,使萃取實際完全。實際操作時,萃取一般用分液漏斗進(jìn)行;對于D值不高的組分,需要連續(xù)萃取時,則可以在各種不同形式的連續(xù)萃取器中進(jìn)行。

從固體試樣中萃取被測物質(zhì),又稱為被測物質(zhì)的提取、抽提或浸出。當(dāng)被測組分在有機相中溶解較慢時,一般用索氏提取器進(jìn)行連續(xù)抽提。

被測組分用有機溶劑萃取而和試樣中其他組分分離后,需要將溶劑蒸發(fā)除去,然后干燥、稱量。對于一般組分,通常在水浴上蒸發(fā)至干,普通烘箱中常壓干燥至恒重,最后稱量。若被測組分在常壓下受熱時間過長容易分解或與空氣接觸會被氧化,則最好減壓和在惰性氣體流中蒸發(fā)和干燥。為了回收溶劑,蒸發(fā)也可在適當(dāng)?shù)恼麴s裝置中進(jìn)行。

三、沉淀法

沉淀法是將被測組分以難溶化合物的形式沉淀出來,再將沉淀過濾、洗滌、烘干或灼燒,最后稱重,計算其含量。

沉淀法首先要選擇適當(dāng)?shù)某恋韯?將被測組分從試樣溶液中沉淀出來。所得沉淀可以是最后的稱量形式,也可以不是。例如用硫酸鋇沉淀法測定釀造用水的硫酸鹽含量時,沉淀形式是硫酸鋇,它灼燒后沒有變化,最后的稱量形式也是硫酸鋇,兩者相同,而用草酸鈣沉淀法測定果酒釀造原料中的草酸時,沉淀形式是CaC2O4·H2O,灼燒后轉(zhuǎn)化為CaO形式稱重,兩者不同。

由于沉淀法最后要根據(jù)沉淀稱量形式的重量來計算分析結(jié)果,因此對沉淀有嚴(yán)格要求,這些要求主要是:

(一)沉淀的溶解度必須很小,這樣才能保證被測組分實際沉淀完全;

(二)沉淀要力求純凈,既要盡量避免試樣中的其他組分沉淀,其他雜質(zhì)的沾污,也要盡可能少;

(三)沉淀應(yīng)易于過濾和洗滌;

(四)沉淀的稱量形式必須有確定的穩(wěn)定化學(xué)組成。為了使沉淀能達(dá)到上述要求,必須仔細(xì)選擇沉淀劑,確定用什么沉淀反應(yīng)。

對沉淀劑的要求是:

(一)沉淀劑應(yīng)具有較好的選擇性和特效性,在含多種組分的試液中,它只能和被測組分生成沉淀,而與其他組分不起作用。

(二)形成沉淀的溶解度應(yīng)該很小。

(三)沉淀劑本身的溶解度應(yīng)該大且最好是揮發(fā)性的。沉淀劑溶解度大,被沉淀吸附的量就小,洗滌除去容易,揮發(fā)性的沉淀劑即使未能洗凈,也可借烘干或灼燒除去。

(四)形成的沉淀應(yīng)具有易于分離和洗滌的良好結(jié)構(gòu)。沉淀可以分成晶形和非晶形兩種,晶形沉淀中又有大顆粒晶體和小顆粒晶體。晶體沉淀帶入雜質(zhì)少,也便于過濾和洗滌。應(yīng)盡可能選用能形成較大顆粒晶形沉淀的沉淀劑。

(五)所形成沉淀的分子量應(yīng)較大,因為稱量形式分子量大,稱量形式的重量也就較大,帶來的稱量誤差就比較小。此外,沉淀時沉淀劑的濃度和量要適當(dāng),并在操作中要根據(jù)沉淀的類型創(chuàng)造適當(dāng)?shù)臈l件,使得到的沉淀能符合要求。

得到沉淀以后,通常用過濾的方法,使沉淀與試液分離。為了除去混雜在沉淀中的母液和吸附在沉淀表面上的雜質(zhì),沉淀還需要用適當(dāng)?shù)南礈靹┫礈?。最簡便的洗滌劑是蒸餾水。但是為了降低沉淀的溶解度和防止產(chǎn)生膠溶作用,最常用的洗滌劑還是原沉淀劑或含有少量易揮發(fā)電解質(zhì)的溶液。對在熟溶液中溶解較少的沉淀,還常將洗滌劑加熱,以提高洗滌效率。

沉淀的干燥溫度決定于沉淀的性質(zhì)。若沉淀只需除去其水分和一些揮發(fā)性雜質(zhì),則用烘箱干燥即可;若沉淀的組成不定,則必須高溫灼燒,使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫m宜的稱量形式。

干燥或灼燒至恒重的沉淀即可進(jìn)行稱量,并根據(jù)稱得的質(zhì)量具體計算被測物質(zhì)在試樣中的百分含量。

四、電解法

利用電解原理,使金屬離子在電極上還原成金屬析出,根據(jù)電極增加的重量計算其含量的方法稱為電解法,又稱電重量分析法。

電解法主要用來測定金屬元素,但也可間接測定陰離子的有機物質(zhì)。例如,發(fā)酵酒和釀造原料中還原糖的測定,其中一個比較準(zhǔn)確的方法即為電解法。測定時,先用斐林溶液將還原糖氧化為相應(yīng)的還原糖酸,而斐林溶液本身的二價銅則被還原為紅色氧化亞銅沉淀析出。當(dāng)銅在陰極上沉積完全時,切斷電流,取出電極,洗凈、干燥、稱重。根據(jù)陰極上析出銅的重量,由事行制備好的銅—還原糖換算表查得相應(yīng)的還原糖量,即可計算原試樣中還原糖的含量。

以上是我在多年的實際工作中經(jīng)常使用的檢驗方法,這些方法有成熟的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐,為經(jīng)典的分析方法之一。稱量法直接用分析天平稱量獲得分析結(jié)果,而稱量誤差一般是很小的,所以有較高的準(zhǔn)確度。但是,稱量分析操作繁瑣,耗時較長,也不適用于微量和痕量組分的測定?！?編輯/梁永安)