Как отмечалось ранее, в различном сырье, некоторых вспомогательных материалах и готовой продукции отдельных отраслей бродильной промышленности фосфор содержится в виде минеральных и органических соединений. В указанных материалах обычно определяют содержание общего фосфора. В специальных исследованиях определяют отдельные формы фосфорсодержащих веществ путем селективного их извлечения из исследуемых продуктов растворителями с последующим колориметрическим определением.
Содержание общего фосфора находят методом Неймана или колориметрически. Первый метод весьма трудоемкий и дает неудовлетворительные результаты при низком содержании фосфора (0,1% и менее), поэтому в лабораторной практике широко распространен колориметрический метод определения фосфора. Использование фотоэлектроколориметра повышает точность и объективность метода.
Колориметрический метод определения фосфора идет в несколько стадий: вначале переводят фосфор в фосфорную кислоту путем мокрого озоления продукта, далее осуществляют колориметрическую реакцию и колориметрируют окрашенный раствор. При мокром озолении, идущем в присутствии серной кислоты, хлорной кислоты, пероксида водорода, селена или других катализаторов, получают бесцветный раствор, содержащий фосфорную кислоту. При озолении не допускают потерь фосфора, которые имеют место при сильном кипении смеси.
|
|
Колориметрический метод определения фосфора основан на реакции Н3РО4 с молибдатом аммония в кислой среде:
2Н3РО4+24(NН4)2МоО4+21Н2SО4 = 2(NН4)3РО4+12МоО3+21(NН4)2SО+24Н2О.
Образовавшаяся фосфоромолибденовая кислота при взаимодействии с восстановителем образует смесь комплексов, содержащих молибден различных валентностей: (МоО2×МоО3)Н3РО4. Смесь этих комплексов растворима в воде, окрашена в синий цвет и называется молибденовой синью. Интенсивность синей окраски пропорциональна количеству фосфора в испытуемом объекте. Известен ряд колориметрических методов определения фосфора. Они различаются между собой, в основном, применением различных восстановителей при определенной кислотности среды. Выбор восстановителя определяет скорость образования молибденовой сини, воспроизводимость и чувствительность метода.
В качестве восстановителей используют гидрохинон и сульфит натрия (метод Бриггса), эйконоген (1-амино-2нафтол-4-сульфоновая кислота) и сульфит натрия (метод Фиске-Суббароу), сульфитно-гидросульфитную смесь, амидол, аскорбиновую кислоту (метод Олури и Лопесу и его модификации) и др. Наибольшее распространение получил первый восстановитель, хотя гидрохинон и сульфит натрия нестойкие реактивы, снижают точность метода. Требуется очень точное выполнение прописи метода. Аскорбиновая кислота обладает явным преимуществом перед другими восстановителями, так как обеспечивает высокую чувствительность метода (0,3 – 6 мкг фосфора в 1 см3 колориметрируемого раствора), устойчивость и хорошую воспроизводимость результатов анализа.
|
|
Цель работы. Определение фосфора в различных зерновых культурах.
Аппаратура и реактивы. Н2SО4 (конц.); 5%-й раствор молибдата аммония (5 г соли растворяют в дистиллированной воде, добавляют 15 см3 Н2SО4 и доводят объем водой до 100 см3); 1%-й раствор гидрохинона С6Н4(ОН)2 (во избежание окисление раствора добавляют 2 – 4 капли Н2SО4); 20%-й раствор сульфита натрия; стандартный раствор перекристаллизованного дигидроортофосфата калия (0,439 г соли растворяют в 100 см3 дистиллированной воды в присутствии 20 см3 0,1н Н2SО4; 10 см3 этого раствора разбавляют водой до 100 см3 и получают стандартный раствор); 30%-й раствор пероксида водорода; 33%-й раствор NаОН; колба Къельдаля на 500 см3; микропипетки на 1 см3 с ценой деления 0,1 см3; пипетки на 1 и 2 см3; пробирки; колбы на 50 и 100 см3; фотоэлектроколориметр.
Ход определения: 2,5 г зерна осторожно переносят в колбу Къельдаля и сжигают с 25 см3 концентрированной Н2SО4 в присутствии катализатора сульфата калия (3 – 10 г) или 30%-го пероксида водорода. Последний доливают несколько раз по 2 – 3 см3, предварительно охлаждая колбу и соблюдая осторожность.
Бесцветный минерализат после сжигания переносят без потерь с помощью дистиллированной воды в колбу на 250 см3. Содержимое доводят до метки, перемешивают и из него отбирают пипеткой 50 см3 в колбу на 100 см3. Полученный раствор нейтрализуют 33%-ым раствором NаОН, доводят водой до метки и перемешивают. Для колориметрической реакции вносят в пробирку 1 см3 разбавленного минерализата фосфора, 1 см3 5%-го раствора молибдата аммония, 1 см3 раствора гидрохинона и 2 см3 20%-го раствора сульфита натрия. Смесь перемешивают круговыми движениями. После 20-минутной выдержки при комнатной температуре определяют на фотоэлектроколориметре оптическую плотность смеси в кювете с длиной рабочей грани 3 мм при красном светофильтре (l=630 нм) против дистиллированной воды. Проводят три параллельных опыта и берут среднее значение D. Зная оптическую плотность по градуировочной кривой находят содержание фосфора (в мг) в 1 см3 раствора.
Градуировочный график строят следующим образом. В 10 пробирках готовят разбавленные растворы, содержащие в 1 см3 0,01; 0,02; 0,03…..0,1 мг фосфора. Для этого используют стандартный раствор КН2РО4 (0,1 мг/см3), из которого в первую пробирку отбирают 0,1 см3 стандартного раствора и добавляют 0,9 см3 дистиллированной воды. В каждую последующую пробирку наливают увеличивающуюся на 0,1 см3 дозу стандартного раствора и соответственно уменьшающийся расход воды; в последнюю пробирку наливают только 1 см3 стандартного раствора КН2РО4 (0,1 мг/см3).
Затем проводят колориметрическую реакцию, для чего к содержимому пробирок добавляют по 1 см3 раствора молибдата аммония и гидрохинона и по 2 см3 сульфита натрия. Реакция длится 20 минут, после чего смеси колориметрируют так, как описано ранее. По величине D окрашенных растворов строят калибровочный график. По оси абсцисс откладывают содержание фосфора (от 0,01 до 0,1 мг/см3), а по оси ординат – соответствующее значение D.
Содержание фосфора в зерне А (в процентах) в пересчете на Р2О5:
А= ,
где а – содержание фосфора, найденное по графику, мг/см3;
б – разведение навески зерна, равное 50:250×100=1:500;
2,29 – коэффициент пересчета Р в Р2О5, определяемый из соотношения
МР2О5:МР=142:62=2,29;
В – навеска зерна в пересчете на влажность, г;
100 – пересчет в проценты.
Таблица 1 – Содержание минеральных веществ в различных зерновых культурах
|
|
Вид зерновой культуры | Общая зола, % на СВ | Содержание фосфора, % в пересчете на Р2О5 | |
Среднее теоретическое значение | Определенное | ||
Ячмень | 3,5 | ||
Пшеница | 2,2 | ||
Рожь | 2,0 | ||
Овес | 3,8 | ||
Просо | 4,0 | ||
Тритикале | 2,1 |