采用濃度直讀法測(cè)定水果中的鉀含量

1、采用濃度直讀法測(cè)定水果中的鉀含量鉀是人體內(nèi)含量較高的元素之一，比鈉的含量高兩倍，鉀參與細(xì)胞內(nèi)糖和蛋白質(zhì)代謝，維持神經(jīng)肌肉的正常功能1; 有助于保持神經(jīng)健康、心跳規(guī)律正常，并協(xié)助肌肉的正常收縮，預(yù)防中風(fēng)2.如果鉀代謝紊亂引起的高鉀血癥或低鉀血癥，得不到及時(shí)治療，會(huì)導(dǎo)致全身各器官系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)功能障礙，嚴(yán)重可致人死亡3.鉀也是植物生長所必須的礦質(zhì)元素，能提高植株對(duì)氮的利用與吸收，促進(jìn)植株莖稈健壯，增強(qiáng)植株的抗逆能力4.鉀元素含量測(cè)定的方法有很多，如重量法、火焰光度法、干化學(xué)法、比濁法5、離子選擇電極法等，而離子選擇電極法具有較高選擇性和敏感性，測(cè)定時(shí)不受試液顏色、濁度等的影響，特別適于水質(zhì)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)

2、測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)分析。本實(shí)驗(yàn)采用濃度直讀法測(cè)定鉀含量，不用作圖換算，方法更簡(jiǎn)便、迅速，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。1 實(shí)驗(yàn)部分1. 1 儀器與試劑PXSJ - 226 型離子計(jì)、PHSJ - 4ApH 計(jì)、217 -01 型參比電極、PK - 1 - 01 型鉀離子電極等； 氯化鉀、三乙醇胺、高氯酸、硝酸銨、過氧化氫； 新鮮的香蕉、草莓、橘子、菠蘿四種水果； 所用水均為二次蒸餾水。1. 2 方法1. 2. 1 試驗(yàn)溶液的配制鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液： 配成 1 mol/L 的鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，再逐級(jí)稀釋成 10- 1、10- 2、10- 3、10- 4、10- 5、10- 6、10- 7mol / L 的鉀標(biāo)準(zhǔn)液； 飽和

3、Ba（OH）2溶液?？傠x子調(diào)節(jié)緩沖溶液： 取鹽酸 10 mL,加入酚紅指示劑 1 滴，用三乙醇胺（TEA） 調(diào)節(jié)溶液變微紅（約 20 mL） ,用水稀釋定容至 250 mL 容量瓶，測(cè)定pH = 7. 86.總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液： 取硝酸 10 mL,加酚紅指示劑 1 滴，用三乙醇胺 （TEA） 調(diào)制溶液變微紅 （約 15. 5 mL） ,用水稀釋，定容至 250 mL,測(cè)定 pH =7. 79.總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液： 取高氯酸 10 mL,加酚紅指示劑 1 滴，用三乙醇胺 （TEA） 調(diào)制溶液變微紅 （約 18 mL） ,用水稀釋，定容至 250 mL,測(cè)定 pH =7. 23.1. 2. 2

4、試樣的處理本實(shí)驗(yàn)采用濕法消解，經(jīng)試驗(yàn)比較篩選出硝酸- 過氧化氫消解體系最佳配比及最佳處理?xiàng)l件。香蕉試樣： 取新鮮香蕉3. 48 g 加入1 mol/L 硝酸9 mL 和3 mL 30%過氧化氫，加入適量水，常溫下攪拌，26 h 后，在 60 加熱攪拌，2 h 后溶液澄清透明，冷卻到室溫，用飽和氫氧化鋇調(diào)節(jié) pH值 6. 0 9. 0,轉(zhuǎn)移到 100 mL 容量瓶，用水定容。草莓試樣： 取新鮮草莓4. 73 g 加入1 mol/L 硝酸 10 mL 和 3 mL 30% 過氧化氫，加入適量水，常溫下攪拌，16 h 后，在 50 加熱攪拌，1 h 后溶液澄清透明，冷卻到室溫，用飽和氫氧化鋇調(diào)節(jié)pH

5、6. 0 9. 0,轉(zhuǎn)移到 100 mL 容量瓶，定容。橘子試樣： 取新鮮橘汁 3 mL 加入 1 mol/L 硝酸5 mL 和2 mL 30%過氧化氫，加入適量水，常溫下攪拌，8 10 h 后溶液澄清透明，用飽和氫氧化鋇調(diào)節(jié) pH 值 6. 0 9. 0,轉(zhuǎn)移到 100 mL 容量瓶，定容。菠蘿試樣： 取新鮮菠蘿3. 14 g 加入1 mol/L 硝酸7 mL 和3 mL 30%過氧化氫，加入適量水，常溫下攪拌，22 h 后，在 60 加熱攪拌，2 4 h 后溶液澄清透明，冷卻到室溫，用飽和氫氧化鋇調(diào)節(jié)pH 值 6. 0 9. 0,轉(zhuǎn)移到 100 mL 容量瓶，定容。1. 2. 3 試樣測(cè)量

6、方法量取 30. 00 mL 配制好的待測(cè)溶液于小燒杯中加水至 50. 00 mL,加入總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TI-SAB） 5 mL,磁力攪拌 30 s,待其電位值穩(wěn)定后直接讀取溶液濃度數(shù)值。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2. 1 最佳總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TISAB） 的選擇三種總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TISAB） 的比較為了比較三種總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TIS-AB） 的能斯特線性關(guān)系，取一系列濃度的鉀標(biāo)液（10- 1 10- 7mol / L） 各 50. 00 mL 于小燒杯中，分別加入不同種類的總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,攪拌 30 s,由低到高依次測(cè)其電位值，待穩(wěn)定后進(jìn)行記錄

7、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 1.由結(jié)果得出，用總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液，數(shù)據(jù)更符合能斯特線性關(guān)系，用總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液，線性 關(guān) 系 最 差，原 因 是 ClO4-與 K+生 成KClO4,而 KClO4在水溶液中溶解度較低，使溶液中鉀含量降低。故實(shí)驗(yàn)皆采用總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液。2. 2 最佳總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TISAB） 用量的選擇取濃度 10- 1 10- 7mol / L 的 K+標(biāo)準(zhǔn)溶液各50. 00 mL 于小燒杯中，分別加入總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL 與 10 mL,磁力攪拌 30 s,由低到高順序測(cè)其電位值，穩(wěn)定后進(jìn)行記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.實(shí)驗(yàn)表明： 加入 5 mL 總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液，

8、數(shù)據(jù)更符合能斯特線性關(guān)系，故實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用加入 5mL 總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液。2. 3 K+離子選擇電極適宜的酸度取 7 份10- 3mol / L K+標(biāo)準(zhǔn)溶液各50. 00 mL 于小燒杯中，各加入總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,用0. 1 mol / L 鹽酸與飽和氫氧化鋇溶液調(diào)節(jié)溶液 pH值為 5. 0 11. 0,攪拌 30 s,電位值穩(wěn)定后，直接讀取溶液濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 1.由圖可見在 pH 為 6. 0 9. 0 時(shí)，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)值比較穩(wěn)定，所以 pH6. 0 9. 0 為 K+離子選擇電極的最佳適用范圍，本文中測(cè)量均在 pH 6. 0 9. 0 范圍內(nèi)進(jìn)行。2. 4 K+離子選擇電極的

9、工作曲線取 10- 1 10- 7mol / L K+標(biāo)準(zhǔn)溶液50. 00 mL 于小燒杯中，加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,磁力攪拌 30 s,由低濃度到高濃度順序測(cè)其電位值，待電位值穩(wěn)定后，記錄電位值與濃度值，繪制 mV lgC 的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 2.根據(jù)圖 2 得出： 當(dāng)被測(cè)離子濃度降低到一定程度時(shí)，離子選擇性電極的電極電位的變化越來越小，開始漸漸偏離能斯特方程，直至無電位變化為止。濃度為 10- 6、10- 7mol / L 的 K+標(biāo)準(zhǔn)溶液，其電位值分別為 -74. 93 mV 和 -77. 24 mV,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上有較大偏差，棄掉。在 10- 1 10- 5mol /

10、 L 范圍內(nèi)鉀離子選擇電極線性比較較好，以 10- 1 10- 5mol / L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液的數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。經(jīng)回歸分析，標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為 y = 52. 497x -38. 163,相關(guān)系數(shù) R2= 0. 998 6.根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的推薦，計(jì)算得出檢測(cè)限為 0. 216 mg/L.2. 5 干擾離子選擇性系數(shù)測(cè)定理想的鉀離子選擇電極應(yīng)該只與 K+離子產(chǎn)生電位響應(yīng)，但事實(shí)上，待測(cè)液中的其他共存離子也能影響電極的膜電位，特別是干擾離子濃度較高時(shí)。水果試樣中存在的其他離子，在濃度高的條件下也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，試樣或試劑中對(duì)鉀離子選擇電極有干擾的離子主要有 NH4+、Na+、

11、Ca2 +、Ba2 +,對(duì)這些干擾離子選擇性系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定。取10- 2mol / L K+標(biāo)準(zhǔn)溶液和10- 2mol / L NH4+溶液各 50. 00 mL 于小燒杯中，分別加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,攪拌 30 s,待電位值穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)公式 6,可計(jì)算 NH4+對(duì) K+選擇電極的選擇系數(shù)。同上方法可依次測(cè)出 Na+、Ca2 +、Ba2 +的離子選擇性系數(shù)，結(jié)果見表 3.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，NH4+、Na+、Ca2 +、Ba2 +對(duì)鉀電極測(cè)定的總體上影響都很小，但相比較而言NH4+、Na+對(duì)鉀電極的干擾略大，分別為 5. 65 ×10- 2與 5. 24 &ti

12、mes; 10- 3,在濃度大時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定有一定的影響，因此本實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格試劑使用，以免引入 NH4+、Na+等干擾離子，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2. 6 電極響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間電極響應(yīng)時(shí)間指將電極插入到試液后達(dá)到穩(wěn)定的電位所需的時(shí)間。取 10- 2mol / L K+標(biāo)準(zhǔn)溶液50. 00 mL 于小燒杯中，加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,攪拌 30 s 后，在電極進(jìn)入試液時(shí)開始計(jì)時(shí)，并記錄電位值，結(jié)果見表 4.同上方法可測(cè)出 10- 5、10- 4、10- 3mol / L K+標(biāo)準(zhǔn)溶液中電極響應(yīng)時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，鉀離子選擇電極在 K+濃度 10- 2 10- 4mol /L

13、 時(shí)電極 響應(yīng)時(shí)間不超過 18 s,K+濃度在 10- 5mol /L 時(shí)電極響應(yīng)時(shí)間不超過 30 s.對(duì)其穩(wěn)定時(shí)間測(cè)定，在電極響應(yīng)后，2 min 內(nèi)電位值能基本保持穩(wěn)定 （數(shù)值變化≤ ±2 mV） .總體看來使用離子選擇電極檢測(cè)待測(cè)離子濃度，響應(yīng)時(shí)間短、穩(wěn)定性好。2. 7 濃度直讀法與標(biāo)準(zhǔn)曲線法比較取 10- 1、10- 2、10- 3、10- 4、10- 5mol / L 的鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液各 50. 00 mL 于小燒杯中，加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 5 mL,攪拌 30 s,濃度由低到高順序進(jìn)行測(cè)量，電位穩(wěn)定后分別使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法、濃度直讀法測(cè)定溶液濃度，結(jié)果見表 5.實(shí)驗(yàn)發(fā)

14、現(xiàn)，濃度直讀法與標(biāo)準(zhǔn)曲線法相比精確度相似，大約 -4. 06% 3. 69%,但濃度直讀法不用換算更加簡(jiǎn)便、快捷，并可以避免由于在電位值讀取過程中的人為誤差。2. 8 樣品測(cè)量分析量取 30. 00 mL 配置好的待測(cè)溶液于小燒杯中加水至 50. 00 mL,加入總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TI-SAB） 5 mL,磁力攪拌 30 s,待其電位值穩(wěn)定后直接讀取溶液濃度，測(cè)試結(jié)果見表 6.在水果試樣測(cè)量過程中隨鉀離子含量的增加，所測(cè)數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小，準(zhǔn)確度相應(yīng)提高。2. 9 回收率測(cè)定稱取草莓試樣 0. 942 2 g 分別于1、2、3、4 號(hào)燒杯中，同 1. 2. 2. 試樣的處理中草莓法

15、相同操作，加入總離子調(diào)節(jié)緩沖溶液 （TISAB） 5 mL,攪拌 30s,待電位值穩(wěn)定后，讀取濃度。再向 1、2、3、4燒杯中分別加入適量氯化鉀固體，磁力攪拌 30 s后，待電位值穩(wěn)定后，直接讀取待測(cè)離子濃度，測(cè)試結(jié)果見表 7.由實(shí)驗(yàn)可知，濃度直讀法測(cè)量鉀含量的回收率為 94. 59% 100. 7%,回收率高，準(zhǔn)確度好。3 結(jié)論鉀離子選擇電極干擾小，選擇性好，鉀離子選擇電極在 K+濃度 1 ×10- 2 1 × 10- 4mol / L 時(shí)電極響應(yīng)時(shí)間不超過 18 s,K+濃度在1 ×10- 5mol / L 時(shí)電極響應(yīng)時(shí)間不超過 30 s,響應(yīng)時(shí)間快，穩(wěn)定性好。濃度直讀法精確度與標(biāo)準(zhǔn)曲線法相近，且濃度直讀法比標(biāo)準(zhǔn)曲線法更加簡(jiǎn)便、快捷，可以避免在電位值讀取過程中的人為誤差，準(zhǔn)確度高，回收率為 94. 59% 1