牛奶中钙含量的测定

EDTA 络合滴定法测定不同品质牛奶中钙含量指导老师： 梁 勇摘 要：本实验采用采用干式灰化法处理牛奶，配合EDTA络合滴定法测定牛奶中钙含量。100ml的伊利高钙奶、伊利纯牛奶、风行鲜牛奶、晨光鲜牛奶中钙含量分别为125.30mg、103.38mg、117.98mg、98.78mg。关键词：牛奶; 钙含量; EDTA 络合滴定法1、 前言：钙与身体健康息息相关, 钙除成骨以支撑身体外, 还参与人体的代谢活动, 它是细胞的主要阳离子, 还是人体最活跃的元素之一, 缺钙可导致儿童，佝偻病, 青少年发育迟缓, 孕妇高血压, 老年人的骨质疏松症。目前, 我国居民摄入钙量严重不足, 尤其是儿童青少年和老年人缺钙比例比较高。喝牛奶是补钙最常见的方式之一。测定各种牛奶钙含量有助于我们选择哪种牛奶来补钙。牛奶中钙含量大约在100-125mg/100ml.测定牛奶中钙的含量含量方法包括: 配位滴定法、酸碱滴定法、高锰酸钾滴定法、原子吸收法等。实验前对配位滴定法、酸碱滴定法、高锰酸钾滴定法进行了比较,其中（KMnO4）氧化-还原滴定法步骤繁琐，原子吸收法测定条件较高，不易于操作，而络合滴定法所用仪器普通易得, 成本低廉, 分析时间短, 操作简单, 条件要求也不高。在进行定量分析时，样品处理方法很关键，选择正确的样品处理方法是获得准确分析结果的基本保证。目前，常用的预处理方法有干式灰化法（干法）、湿式消化法（湿法）、直接酸溶法等，本实验采用干式灰化法处理牛奶，配合EDTA络合滴定法测定牛奶中钙含量。二、试验原理：EDTA 与金属离子配位反应具有广泛性, 生成的配合物稳定、颜色明显, 易判断滴定终点, 并且是1:1 配位, 没有分级现象。本实验中调节 pH=910,滴定前向样品中加入指示剂铬蓝黑, 它先与 Ca2+ 生成红色络合物, 反应式为: Ca2+In2-CaIn(红色)。当在样品中滴入 EDTA 溶液时, EDTA 首先与溶液中未络合的 Ca2+反应生成无色络合物, 其反应式为:Ca2+Y2-CaY(无色)。因为钙与指示剂形成的络合物不如钙与 EDTA 形成的络合物稳定, 所以过量的滴定液便能夺取红色络合物中的 Ca2+ 而使钙指示剂游离还原为原来的形态, 于是溶液中红色又变为蓝色, 即达到终点。其反应式为: CaIn+Y2-CaY+In2-, 其中 In2-代表指示剂: Y2-代表 EDTA 二钠。 pH 值控制是 EDTA 滴定时的重要条件。 以铬蓝黑作指示剂, 铬蓝黑会随溶液的 pH 值而改变颜色, pH 值为 810 时, 它本身才呈蓝色。随着配位反应的进行, 溶液的酸度将增大, 这样不仅会降低已生成的配合物的稳定性, 且会破坏指示剂变色的适宜酸度范围, 导致产生很大的误差。因此在测定溶液中必须加入适量的缓冲剂, 以控制溶液的酸度,使其保持在能准确测定待测离子的 pH 范围内。本实验使用 pH910 的氨缓冲液。三、仪器、设备：1，分析天平：感量为0.0001g2，马弗炉：温度可调（500到600度）3，电热恒温鼓风干燥箱4，碱式滴定管5，100 mL 烧杯6，表面皿7，量筒（10ml）8, 容量瓶（200ml 100ml）10，可调式电炉11，坩埚12，漏斗与滤纸13，锥形瓶（250ml）14，台式天平15.移液管（20ml）16棕色瓶17聚乙烯瓶18酒精灯19酸式滴定管四、试剂: 1、纯金属锌、2 、HCl(6 mol / L)、HCl（2 mol/L）3、六次甲基四胺固体粉4、二甲酚橙5、铬蓝黑6、浓氨水、氨水（2mol/l）7、EDTA二钠盐8、无水乙醇9、饱和 (NH4)2C2O410、晨光鲜牛奶、伊利高钙奶、伊利纯牛奶、风行鲜牛奶( 所有试剂，除注明者外，皆为分析纯，水均指蒸馏水或去离子水。)1, Zn 标准溶液: 用分析天平准确称取 0.1328 g 的纯金属锌于 100 mL 烧杯中, 盖上表面皿, 同时用量筒量取 5 mL 蒸馏水和 5 mL HCl(6 mol / L)配制成 10 mL(1+1)HCl 溶液, 将其慢慢加入放有纯金属锌的烧杯中, 待完全溶解后, 用水冲洗表面皿和烧杯内壁, 将溶液转入 200 mL 容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀; 2,20%六次甲基四胺溶液: 称取 20 g 六次甲基四胺固体粉末于烧杯中, 加适量蒸馏水微热溶解, 冷却后将其转入100 mL 容量瓶中, 加水稀释至刻度, 摇匀; 3,二甲酚橙指示剂: 在分析天平上称取 0.500 0 g 二甲酚橙, 溶于100 mL 水中, 将其转入棕色瓶中, 加盖, 摇匀; 4,铬蓝黑指示剂: 分析天平上称取 0.1000 g 铬蓝黑溶于 5mL 浓氨水, 再加 20 mL 无水乙醇, 将其转入棕色瓶中, 加盖, 摇匀; 5，EDTA溶液：台式天平上称取 1.86g左右 EDTA二钠盐，加水，温热溶解，冷却后加入聚乙烯瓶中。6,牛奶(市售)，四种牛奶五、操作步骤A、EDTA 溶液浓度的标定：将洁净碱式滴定管用 EDTA 润洗 2 3 次, 将EDTA 溶液加入滴定管中, 记下读数。用 Zn 标准液润洗后的移液管, 平行移取 20.00 mL Zn 标准液于 3个锥形瓶中, 并分别在锥形瓶内加入 1 2 滴二甲酚橙指示剂。滴加 20% 六次甲基四胺溶液至溶液呈现稳定的紫红色后, 再多加 5 mL 。用EDTA滴定至溶液由紫红色变为亮黄色为终点。平行滴定3次，取平均值，计算溶液的准确浓度。B、样品钙含量分析1、取 4个干燥烧杯, 编号后称重ma、m b、mc、 md。 将 3份样品分别移取 100 mL 于4个烧杯内, 记录样品名称与对应编号，并称重、记录。2、将样品置于酒精灯上蒸发至粘稠状, 停止加热, 待冷却至室温后称重ma1、mb1、mc1、md1。转移包叠好一部分样品的滤纸到对应编号的坩埚中, 再次称量烧杯的质量ma2、mb2 、mc2、 md2.( m m1 为粘稠液总质量，m1 - m2 为移取的粘稠液的质量)3、将样品放于电热恒温干燥箱烘干, 然后在可调式电炉上先小火炭化至无烟, 再移入马弗炉 550 600 灰化1 2 h, 灼烧为固体粉末。4、将灼烧后的样品转移到烧杯中, 用蒸馏水洗涤坩埚 3 4 次, 将洗液一并转移入烧杯中, 再加入 2 mol/L HCl 溶液, 使其完全溶解,调节溶液 pH4。5、 向烧杯中加入过量饱和(NH4)2C2O4 溶液, 约 10mL, 充分搅拌后过滤。6、用 2mol / L HCl 溶液洗涤漏斗中的沉淀及滤纸 4 6 次, 并将洗液转移入250mL 锥形瓶中, 加适量水, 滴加 2 mol /L NH3 H2O溶液, 调节溶液 pH = 9 107、 再滴加 4 5 滴铬蓝黑指示剂, 用 0.02 mol/L EDTA 标准溶液滴定至溶液由紫红色恰变为蓝色, 即为终点。8、平行测定 3 次,根据消耗EDTA的体积计算出被滴定的钙的含量及每100ml牛奶中钙的含量六、结果与处理6.1 基准物质锌粒的称量瓶+Zn重（g）倒出Zn后重（g）Zn重（g）11.166411.02960.1368CZn2+=(0.1368G65.39g/mol)/0.1L=0.02092mol/L6.2 EDTA溶液浓度的标定（基准物质：Zn）锌粒定容体积（ml）100mL取液体积（ml）20mL滴定次数VEDTA(ml)终读数19.3119.2919.30初读数0.000.000.00净用量19.3119.2919.30CEDTA（mol/L）0.021660.021680.02167CEDTA平均值0.02167绝对偏差-0.000010.000010.00000相对平均偏差（%）0.03076CEDTA=( Cznvzn ) / vEDTA6.3 牛奶中钙含量的分析1、伊利高钙奶粘稠液的总质量：23.9g滴定次数所取粘稠液的质量/g5.0 5.05.0Ca2+含量的测定VEDTA(ml)终读数30.1930.1430.22初读数0.000.000.00净用量30.1930.1430.225g粘稠液中Ca2+含量(g)26.2226.1826.25100ml牛奶Ca2+含量（mg）125.31125.14125.47100mlCa2+含量平均值（mg）125.30绝对偏差0.01-0.160.17相对平均偏差（%）0.09042、伊利纯牛奶粘稠液的总质量：22.7g滴定次数所取粘稠液的质量/g5.0 5.05.0Ca2+含量的测定VEDTA(ml)终读数26.1826.2526.23初读数0.000.000.00净用量26.1826.2526.235g粘稠液中Ca2+含量(mg)22.7422.8022.78100ml牛奶Ca2+含量（mg）103.22103.50103.41100mlCa2+含量平均值（mg）103.38绝对偏差-0.160.120.04相对平均偏差（%）0.1033、风行鲜牛奶粘稠液的总质量：21.6g滴定次数所取粘稠液的质量/g5.0 5.05.0Ca2+含量的测定VEDTA(ml)终读数31.4230.4330.47初读数0.000.000.00净用量31.4230.4330.485g粘稠液中Ca2+含量(g)27.2927.3027.34100ml牛奶Ca2+含量（mg）117.88117.95118.11100mlCa2+含量平均值（mg）117.98绝对偏差-0.10-0.030.13相对平均偏差（%）0.07344、晨光鲜牛奶粘稠液的总质量：19.8g滴定次数所取粘稠液的质量/g5.0 5.05.0Ca2+含量的测定VEDTA(ml)终读数28.6928.7628.70初读数0.000.000.00净用量28.6928.7628.705g粘稠液中Ca2+含量(mg)24.9224.9824.93100ml牛奶Ca2+含量（mg）98.6898.9298.74100mlCa2+含量平均值（mg）98.78绝对偏差-0.100.14-0.04相对平均偏差（%）0.0945七、结论： 各品种牛奶中钙含量品种序号100 ml 中平均钙含量/mg平均相对偏差/%伊利高钙奶a125.300.0904伊利纯牛奶b103.380.1030风行鲜牛奶c117.980.0734晨光鲜牛奶d98.780.0945八、结果与分析：从上表可得：acbd,即伊利高钙奶的钙含量最高，晨光鲜牛奶的钙含量最低。该方法的平均相对偏差为: 0.0700% 0.1030%, 方法准确可靠。九、结论：根据自身年龄、性别、身体状况来选择适合自己的牛奶进行科学补钙; 根据牛奶的品牌、功能与口感选择自己喜欢的牛奶合理补钙。十、参考文献：1分析化学实验/汤又文主编. 北京：化