CC BY
4ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 543.554.6
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ В РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ МЕТОДОМ ПОТЕНЦИОМЕТРИИ
Д.А. Дедкова, Е.А. Платонова
ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»
В статье представлены исследования качественно-количественного состава растительной продукции методом потенциометрии. Оптимизированы параметры определения ионов калия и хлорид ионов методом потенциометрии. Определены концентрации одних из основных неорганических компонентов качественно-количественного состава растительной продукции - ионов калия и хлора. Ключевые слова: растительная продукция, потенциометрия, ионометрия, потенциал, концентрация.
Продукция растительного происхождения находит широкое применение в промышленности. Условно ее можно подразделить на пищевую и непищевую продукцию. Содержащиеся в ней вещества оказывают активное воздействие на организм человека, в связи с чем проведение химического анализа становится особенно востребованным.
Цель исследования состоит в оптимизации методики определения качественно-количественного состава основных неорганических компонентов растительной продукции.
Исследование проводится на стыке таких направлений естественно-научного познания, как аналитическая химия, физическая химия [1,2].
В качестве объекта исследования выбраны образцы непищевой растительной продукции. Предметом исследования является разработка методики определения ионов калия и хлорид-ионов. Исследование состава указанной продукции необходимо для контроля ее качества и условий реализации на потребительском рынке [3, 4].
Выполнение научно-исследовательской работы основано на электрохимическом методе, а именно на потенциометрическом методе анализа, который основан на измерении электродного потенциала, зависящего от концентрации анализируемых ионов, что позволяет установить качественно-количественный состав растительной продукции.
Определение ионов калия и хлорид ионов выполняли методом потенциометрии [2]. В результате выбора оптимальных условий измерения ионов была оптимизирована методика РД 52.24.365-2008.
Выполнение измерений основано на изменении потенциала ионоселективного электрода в зависимости от концентрации ионов в растворе. Концентрации ионов К+ С1- в пробе находили, исходя из градуировочной зависимости величины электродного потенциала от значения отрицательного десятичного логарифма концентрации различных ионов. Потенциал ионоселективного электрода зависит только от концентрации растворенных ионов. При выполнении измерений применяли следующие средства измерений и другие технические средства: иономер «Мультитест ИПЛ», работающий в режиме милливольтметра, снабжённый магнитной мешалкой; измерительные - ионоселективные пленочные электроды ЭЛИС-121К и ЭЛИС-131С1; электрод вспомогательный -хлорсеребрянный электрод ЭВЛ-1МЗ по ТУ 25.05.2181-77 с минимальной скоростью истечения раствора хлорида калия через ключ (не более 0,5 см3 в сутки); солевой мост.
Градуировочные растворы готовили из аттестованного раствора с молярной концентрацией ионов 1,00*10-1 моль/дм3.
Для приготовления градуировочного раствора № 1 с молярной концентрацией ионов 1,00*10-2 моль/дм3 отбирали пипеткой с одной отметкой 10,0 см3 аттестованного раствора с
молярной концентрацией 1,00*10-1 моль/дм3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 2,00.
Для приготовления градуировочного раствора № 2 с молярной концентрацией ионов 1,00*10-3 моль/дм3 отбирали пипеткой с одной отметкой 10,0 см3 градуировочного раствора № 1 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-2 моль/дм3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 3,00.
Для приготовления градуировочного раствора № 3 с молярной концентрацией ионов 2,00^10-4 моль/дм3 отбирали 2,0 см3 градуировочного раствора № 1 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-2 моль/дм3 с помощью градуированной пипетки вместимостью 2 см3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 3,70.
Для приготовления градуировочного раствора № 4 с молярной концентрацией ионов 1,00*10-4 моль/дм3 отбирали пипеткой с одной отметкой 10,0 см3 градуировочного раствора № 2 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-3 моль/дм3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 4,00.
Для приготовления градуировочного раствора № 5 с молярной концентрацией ионов 5,00*10-5 моль/дм3 отбирали пипеткой с одной отметкой 5,0 см3 градуировочного раствора № 2 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-3 моль/дм3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 4,30.
Для приготовления градуировочного раствора № 6 с молярной концентрацией ионов 2,00*10-5 моль/дм3 отбирали 2,0 см3 градуировочного раствора № 2 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-3 моль/дм3 с помощью градуированной пипетки вместимостью 2 см3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывали величину рК равную 4,70.
Для приготовления градуировочного раствора № 7 с молярной концентрацией ионов 1,00*10-5 моль/дм3 отбирали пипеткой с одной отметкой 10,0 см3 градуировочного раствора № 4 с молярной концентрацией ионов калия 1,00*10-4 моль/дм3, помещали его в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводили дистиллированной водой до метки и перемешивали. Полученному раствору приписывают величину рК равную 5,00.
При анализе ионов калия и хлорид ионов необходимо учесть предотвращения попадания насыщенного раствора хлорида калия из вспомогательного электрода в градуировочные растворы и пробы, в связи с этим устанавливается вспомогательный стакан вместимостью 50 см3 с электролитическим мостиком (П-образная трубка с краном диаметром 5 - 6 мм). Стакан со вспомогательным электродом заполняется насыщенным раствором хлорида калия. Стакан с ионоселективным электродом заполняется градуировочным раствором (или раствором экстракта) объемом 50 см3. Каждое колено солевого мостика заполняется соответствующим раствором (одно колено насыщенным раствором хлорида калия, второе колено градуировочным раствором или раствором экстракта). Для предотвращения выливания раствора в верхней части мостика закрывается кран. Вспомогательный электрод и один конец мостика опускают во вспомогательный стакан, второй конец мостика (на нем делают отметку) - в стакан с анализируемой пробой (рис. 1).
Пробу водной вытяжки подготавливали методом холодной экстракции. Для этого взвешивали по пять образцов непищевой растительной продукции: образец №1 - 3,1754 г.;
образец №2 - 3,2163 г.; образец №3 - 4,4141 г.; образец №4 - 2,7381 г.; образец №5 -3,9108 г.
Собирали установку: штатив с лапкой, бюретка с зажимом Мора. Затем помещали навески растительной продукции в бюретку, добавляли 25 мл дистиллированной воды и выдерживали в течение 30 минут. Полученный экстракт сливали и в бюретку добавляли новую порцию дистиллированной воды объемом 25 мл, выдерживали 30 минут. Второй экстракт сливали, объединяли с первым в мерной колбе на 50 мл и доводили объем до метки.
Рис. 1. Установка потенциометрического определения ионов хлора и калия (1-электролитический ключ; 2-кран электролитического ключа; 3 - ионоселективный
рабочий электрод)
На основании установленной методики были построены градуировочные графики, так на рисунках 2-3 показаны графики зависимости потенциала ионоселективного электрода от отрицательного логарифма концентрации различных ионов.
И
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
у = 36,384x2 !-366,95x + 1150
......... R2 = 0,9353
3,0 3,2 3,4
3,6
3,8 4,0 4,2 4,4 4,6
4,8 5,0 p[K+]
Рис. 2. Градуировочный график зависимости потенциала ионоселективного электрода от отрицательного логарифма концентрации иона калия
^ 300 ^ 250 200 150 100 50
у = -29,914x2 + 282,36х - 402,76 R2 = 0,9995
0
3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0
p[Cl-]
Рис. 3. Градуировочный график зависимости потенциала ионоселективного электрода от отрицательного логарифма концентрации иона хлора
Рассчитанное содержание анализируемых ионов в образцах растительной продукции приведено в таблице.
Таблица
Содержание анализируемых ионов в образцах растительной продукции
№ Образца Содержание ионов в анализируемых образцах
Cм(K+) в экстракте, моль/л m(K +) в сухой навеске, мг/г ю(К+) в сухой навеске,% Cм(Cl") в экстракте, моль/л m(Cl") в сухой навеске, мг/г ©(И") в сухой навеске,%
1 0.031 19,2 1,92 0.029 16,2 1,62
2 0.022 13,5 1,35 0.032 17,7 1,77
3 0.027 11,8 1,18 0.035 14,1 1,41
4 0.028 19,9 1,99 0.025 16,2 1,62
5 0.024 11,8 1,18 0.017 7,7 0,77
По результатам проведенных исследований получены следующие данные: оптимизирована потенциометрическая методика для определения ионов калия и хлорид ионов. Установлено содержание ионов калия и хлора в составе растительной продукции. Полученные данные по концентрациям ионов калия и хлорид ионов могут быть использованы при установлении качества продукции растительного происхождения.
Список литературы
1. Лопатин Б.А. Теоретические основы электрохимических методов анализа. - М.: Высшая школа, 1975. - 296 с.
2. Лукашов С. В. Разработка сорбционно-каталитических способов утилизации сточных вод, содержащих формальдегид и хром (VI): дис. ... канд. хим. наук. - Брянск, 2005. - 151 с.
3. Госветконтроль за безопасностью и качеством импортируемой продукцией животного и растительного происхождения в условиях Волгограда / А. В. Усенков, Н. В. Филиппов, А. А. Алиев [и др.] // Главные эпизоотологические параметры популяции животных: Сборник научных трудов ФГБОУ ВПО НГСХА, представленных на 2-й сессии Международной научно-практической конференции, Нижний Новгород, 05-06 февраля 2014 года / Под редакцией В.В. Сочнева. Том 1. - Нижний Новгород: БИКАР, 2015. - С. 137-140.
4. Лукашов С.В. Крайкин В.В. Проблемы создания системы мониторинга качества образования в вузе // Качество и жизнь. - 2016. - № 2(10). - С. 68-73.
Сведения об авторах
Дедкова Дарина Анатольевна - студент кафедры химии, ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского», e-mail: darinka. dedkova86@mail. ru.
Платонова Екатерина Александровна - студент кафедры химии ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского», e-mail: k4tplatonova@yandex. ru.
INVESTIGATION OF INORGANIC COMPONENTS IN PLANT PRODUCTS BY THE
METHOD OF POTENTIOMETRY
D.A. Dedkova, E.A. Platonova
Bryansk state university named after academician I. G. Petrovsky
In the course of the work, the qualitative and quantitative composition of plant products was studied by the method of potentiometry. The parameters of determination of potassium ions and chloride ions by the method of potentiometry are optimized. The concentrations of one of the main inorganic components of the qualitative and quantitative composition of plant products - potassium and chlorine ions - have been determined.
Keywords: plant products, potentiometry, ionometry, potential, concentration.
References
1. Lopatin B.A. Theoretical underpinmentplectrochemical method analysis. - M.: In the Apostille school, 1975. - 296 рр.
2. Lukashov S.V. Development of sorbent-catalytic methods of utilizationstockn wawrabh water, soderzhashtih formaldegide and chromium (Apostille): dissertation ... PhD in Chemical Science. - Bryansk, 2005. - 151 рр.
3. State control for safety and quality of imported animal and plant products in conditions in Volgograd. АУ. Usenkov, N.V. Philippov, A.A. Aliyev and others // The main epidemiological parameters of populations of living animals: A collection of scientific papers of the FSBEI VPO NGSHA, presented at the 2nd session of the International Scientific and Practical Conference, Nizhny Novgorod, February 05-06, 2014 / edited by V.V. Juicy. Volume 1. - Nizhny Novgorod: Bicar, 2015. - Р. 137-140.
4. Lukashov S.V. Krykin V.V. Problem undeclared system urgencies monitoring quality education in universities // Quality and life. - 2016. - № 2(10). - Р. 68-73.
About authors
Dedkova D.A. - student of the Department of Chemistry, Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: darinka.dedkova86@mail.ru.
Platonova E.A. - student of the Department of Chemistry, Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: k4tplatonova@yandex.ru.
