淺談稱量分析法

陳 霞

稱量分析法是將被測組分從試樣中分離出來,然后稱量求出被測組分含量的分析方法。根據分離方法的不同,稱量分析法可分為以下四類。

一、揮發法

揮發法一般是通過加熱或其他方法使試樣中的被測組分或其他組分揮發除去,然后根據試樣質量的減輕計算被測組分的含量;或者選擇一適當的吸收劑吸收氣化逸出的組分,然后根據吸收劑增加的質量計算該組分的含量。

揮發法在食品檢驗中的使用是最廣泛的,此法常用在檢驗樣品中的水分含量(也有叫可溶性固形物、固形物、總干物質等都用此法)。

例如測定樣品中的水分時,可稱取一定質量的粉碎試樣,在標準規定的溫度下烘干,使水分氣化逸出,然后根據試樣所減輕的質量來計算樣品中的水分含量。

二、萃取法

萃取法是利用被測組分在某種與試樣不相溶的有機溶劑中的可溶性,使該組分進入有機相中,而達到與其他組分分離,然后將有機溶劑蒸去,稱取干燥后的殘留物重量計算被測組分的含量。被分析的試樣可以是液體,也可以是固體。

當試樣是液體時,一般為水溶液,通常用與水不相溶的有機溶劑同試液一起振蕩,使被測組分從水相進入有機相,另一些組分仍留在水相中,從而達到分離的目的。這一操作過程稱為萃取,所用的溶劑稱為萃取劑。在萃取達到平衡狀態時,被萃取物質在有機相和水相中都有一定的濃度,它們濃度之比稱為分配系數。如果被萃取物質在兩相中的平衡濃度分別為C有、C水,則可用下式表示之:

D=C有/C水

D為分配系數。當被萃取物質在溶液中濃度較低,并在兩相中的分子狀態相同時,D在一定溫度下為一常數。分配系數大的組分,在萃取時就越易進入有機溶劑;而分配系數較小的組分將不易進入該溶劑而留在原來的水溶液內,借此可以將他們分離。

當兩相體積相等時,如果D>1,說明經萃取后進入有機相中的溶質量比留在水相中的量多。在實際測定中,要求被測組分能定量地進入有機相,D值應大于10;而試液中的其他組分的D值,則愈小愈好。當被測組分的D值不高時,一次萃取不能滿足分離或測定要求,此時可采用多次連續萃取的方法,使萃取實際完全。實際操作時,萃取一般用分液漏斗進行;對于D值不高的組分,需要連續萃取時,則可以在各種不同形式的連續萃取器中進行。

從固體試樣中萃取被測物質,又稱為被測物質的提取、抽提或浸出。當被測組分在有機相中溶解較慢時,一般用索氏提取器進行連續抽提。

被測組分用有機溶劑萃取而和試樣中其他組分分離后,需要將溶劑蒸發除去,然后干燥、稱量。對于一般組分,通常在水浴上蒸發至干,普通烘箱中常壓干燥至恒重,最后稱量。若被測組分在常壓下受熱時間過長容易分解或與空氣接觸會被氧化,則最好減壓和在惰性氣體流中蒸發和干燥。為了回收溶劑,蒸發也可在適當的蒸餾裝置中進行。

三、沉淀法

沉淀法是將被測組分以難溶化合物的形式沉淀出來,再將沉淀過濾、洗滌、烘干或灼燒,最后稱重,計算其含量。

沉淀法首先要選擇適當的沉淀劑,將被測組分從試樣溶液中沉淀出來。所得沉淀可以是最后的稱量形式,也可以不是。例如用硫酸鋇沉淀法測定釀造用水的硫酸鹽含量時,沉淀形式是硫酸鋇,它灼燒后沒有變化,最后的稱量形式也是硫酸鋇,兩者相同,而用草酸鈣沉淀法測定果酒釀造原料中的草酸時,沉淀形式是CaC2O4·H2O,灼燒后轉化為CaO形式稱重,兩者不同。

由于沉淀法最后要根據沉淀稱量形式的重量來計算分析結果,因此對沉淀有嚴格要求,這些要求主要是:

(一)沉淀的溶解度必須很小,這樣才能保證被測組分實際沉淀完全;

(二)沉淀要力求純凈,既要盡量避免試樣中的其他組分沉淀,其他雜質的沾污,也要盡可能少;

(三)沉淀應易于過濾和洗滌;

(四)沉淀的稱量形式必須有確定的穩定化學組成。為了使沉淀能達到上述要求,必須仔細選擇沉淀劑,確定用什么沉淀反應。

對沉淀劑的要求是:

(一)沉淀劑應具有較好的選擇性和特效性,在含多種組分的試液中,它只能和被測組分生成沉淀,而與其他組分不起作用。

(二)形成沉淀的溶解度應該很小。

(三)沉淀劑本身的溶解度應該大且最好是揮發性的。沉淀劑溶解度大,被沉淀吸附的量就小,洗滌除去容易,揮發性的沉淀劑即使未能洗凈,也可借烘干或灼燒除去。

(四)形成的沉淀應具有易于分離和洗滌的良好結構。沉淀可以分成晶形和非晶形兩種,晶形沉淀中又有大顆粒晶體和小顆粒晶體。晶體沉淀帶入雜質少,也便于過濾和洗滌。應盡可能選用能形成較大顆粒晶形沉淀的沉淀劑。

(五)所形成沉淀的分子量應較大,因為稱量形式分子量大,稱量形式的重量也就較大,帶來的稱量誤差就比較小。此外,沉淀時沉淀劑的濃度和量要適當,并在操作中要根據沉淀的類型創造適當的條件,使得到的沉淀能符合要求。

得到沉淀以后,通常用過濾的方法,使沉淀與試液分離。為了除去混雜在沉淀中的母液和吸附在沉淀表面上的雜質,沉淀還需要用適當的洗滌劑洗滌。最簡便的洗滌劑是蒸餾水。但是為了降低沉淀的溶解度和防止產生膠溶作用,最常用的洗滌劑還是原沉淀劑或含有少量易揮發電解質的溶液。對在熟溶液中溶解較少的沉淀,還常將洗滌劑加熱,以提高洗滌效率。

沉淀的干燥溫度決定于沉淀的性質。若沉淀只需除去其水分和一些揮發性雜質,則用烘箱干燥即可;若沉淀的組成不定,則必須高溫灼燒,使其轉變為適宜的稱量形式。

干燥或灼燒至恒重的沉淀即可進行稱量,并根據稱得的質量具體計算被測物質在試樣中的百分含量。

四、電解法

利用電解原理,使金屬離子在電極上還原成金屬析出,根據電極增加的重量計算其含量的方法稱為電解法,又稱電重量分析法。

電解法主要用來測定金屬元素,但也可間接測定陰離子的有機物質。例如,發酵酒和釀造原料中還原糖的測定,其中一個比較準確的方法即為電解法。測定時,先用斐林溶液將還原糖氧化為相應的還原糖酸,而斐林溶液本身的二價銅則被還原為紅色氧化亞銅沉淀析出。當銅在陰極上沉積完全時,切斷電流,取出電極,洗凈、干燥、稱重。根據陰極上析出銅的重量,由事行制備好的銅—還原糖換算表查得相應的還原糖量,即可計算原試樣中還原糖的含量。

以上是我在多年的實際工作中經常使用的檢驗方法,這些方法有成熟的理論基礎和豐富的實踐,為經典的分析方法之一。稱量法直接用分析天平稱量獲得分析結果,而稱量誤差一般是很小的,所以有較高的準確度。但是,稱量分析操作繁瑣,耗時較長,也不適用于微量和痕量組分的測定。□(編輯/梁永安)