第5章元素及官能團(tuán)定量分析

第一節(jié)元素定量分析元素定量分析是研究有機(jī)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(shí)驗式，繼而由所測的分子量求出分子式?，F(xiàn)在是1頁\一共有22頁\編輯于星期四C、H的測定有機(jī)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。CCO2HH2O現(xiàn)在是2頁\一共有22頁\編輯于星期四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5.燃燒管6.PbO2的加熱7.H2O吸收管8.CO2吸收管9.防護(hù)管10.吸氣裝置現(xiàn)在是3頁\一共有22頁\編輯于星期四

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30～40ml/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(jìn)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，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(dāng)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?，F(xiàn)在是4頁\一共有22頁\編輯于星期四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(shí)驗。將燃燒爐升溫至500±50℃，氧氣流調(diào)至30－40ml/min，裝上已平衡好的吸收管，空燒15－20min，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0.1－0.05mg時，即認(rèn)為空白的值已趨于穩(wěn)定。樣品小舟放入套管內(nèi)套管放入燃燒管距管口5－7cm燃燒管溫度500±50℃氧氣流速35－50ml/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8－10min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)量現(xiàn)在是5頁\一共有22頁\編輯于星期四二.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%，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(dāng)于6.25份蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的含N量一般為15~17.6%，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6.25。牛奶及奶制品為6.38

。現(xiàn)在是6頁\一共有22頁\編輯于星期四含氮有機(jī)物N2+H2O+CuCO2氣流中CuO杜馬法多用于有機(jī)分析，很少用于食品分析，用杜馬法測總有機(jī)氮時，對卟啉類、嘧啶類、長鏈脂肪酸的酰胺類均可產(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(dá)爾法等現(xiàn)在是7頁\一共有22頁\編輯于星期四Fig:ApparatusfortheestimationofnitrogenbyDumas'method現(xiàn)在是8頁\一共有22頁\編輯于星期四

Fig:Apparatusfortheestimatingcarbonandhydrogen現(xiàn)在是9頁\一共有22頁\編輯于星期四碳?xì)浞治鰞x（CH）現(xiàn)在是10頁\一共有22頁\編輯于星期四B：柯達(dá)爾法柯達(dá)爾(Kjeldahl)法，又叫凱氏定氮法。凱氏定氮法是測總有機(jī)氮的一個準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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?，F(xiàn)在是11頁\一共有22頁\編輯于星期四消化：含N有機(jī)物＋H2SO4(濃)NH4HSO4+CO2+H2O+……CuSO4K2SO4柯達(dá)爾法原理：吸收：NH3+H3BO3NH4++H2BO3－滴定：H++H2BO3－H3BO3堿化：NH4HSO4+2NaOHNH3+NaSO4+2H2O樣品中的含氮有機(jī)化合物，經(jīng)濃硫酸加熱消化，有機(jī)質(zhì)被破壞，其中的C和H變?yōu)镃O2和H2O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(diǎn)）用H2SO4或HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，呈淡紫紅色為終點(diǎn)，這樣可計算出總氮量，進(jìn)而計算出蛋白質(zhì)的含量?，F(xiàn)在是12頁\一共有22頁\編輯于星期四B：柯達(dá)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(diǎn)，加速對有機(jī)物的分解。CuSO4起催化劑的作用?，F(xiàn)在是13頁\一共有22頁\編輯于星期四現(xiàn)在是14頁\一共有22頁\編輯于星期四稱量樣品煮解蒸餾滴定空白試驗分析結(jié)果計算V×C×14.01N%＝——————×100WV－鹽酸體積（樣品）mlW－試樣重mgC－標(biāo)液酸濃度mol/l操作演示DB：柯達(dá)爾法-操作步驟操作演示E操作演示F操作演示G現(xiàn)在是15頁\一共有22頁\編輯于星期四柯達(dá)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：不揮發(fā)、不吸濕的糊漿狀液體：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；揮發(fā)性液體：在毛細(xì)管中稱量，投入煮解瓶。常量稱樣：0.15－0.20g半微量稱樣：20－50mg微量稱樣：3－5mg現(xiàn)在是16頁\一共有22頁\編輯于星期四柯達(dá)爾法煮解煮解瓶中加K2SO4－CuSO4（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(lán)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3～4d30％H2O2，繼續(xù)加熱至無色?，F(xiàn)在是17頁\一共有22頁\編輯于星期四柯達(dá)爾法蒸餾燒瓶中加2/3的蒸餾水、沸石、1~2d濃硫酸；加熱，令水沸騰，水蒸氣流遍全部儀器5－10min——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1－2ml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10ml40％NaOH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。現(xiàn)在是18頁\一共有22頁\編輯于星期四柯達(dá)爾法滴定0.025mol/l標(biāo)準(zhǔn)鹽酸，用10ml微量滴定管滴定收集的蒸餾液。終點(diǎn)時溶液由藍(lán)色變?yōu)榛疑＜谆t－溴甲酚綠混合指示液:

取0.02g甲基紅,0.1g溴甲酚綠溶于100ml的乙醇中，搖勻，即得.變色范圍pH4.6～5.0（酒紅→綠）?，F(xiàn)在是19頁\一共有22頁\編輯于星期四柯達(dá)爾法空白試驗用完全相同的手續(xù)與試劑用量進(jìn)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?，F(xiàn)在是20頁\一共有22頁\編輯于星期四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(diǎn)，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。本法常用的一種染料為酸性橙12（AcidOrange，簡寫AO-12）。因