Определение общего фосфора колориметрическим методом Бриггса

Как отмечалось ранее, в различном сырье, некоторых вспомогательных материалах и готовой продукции отдельных отраслей бродильной промышленности фосфор содержится в виде минеральных и органических соединений. В указанных материалах обычно определяют содержание общего фосфора. В специальных исследованиях определяют отдельные формы фосфорсодержащих веществ путем селективного их извлечения из исследуемых продуктов растворителями с последующим колориметрическим определением.

Содержание общего фосфора находят методом Неймана или колориметрически. Первый метод весьма трудоемкий и дает неудовлетворительные результаты при низком содержании фосфора (0,1% и менее), поэтому в лабораторной практике широко распространен колориметрический метод определения фосфора. Использование фотоэлектроколориметра повышает точность и объективность метода.

Колориметрический метод определения фосфора идет в несколько стадий: вначале переводят фосфор в фосфорную кислоту путем мокрого озоления продукта, далее осуществляют колориметрическую реакцию и колориметрируют окрашенный раствор. При мокром озолении, идущем в присутствии серной кислоты, хлорной кислоты, пероксида водорода, селена или других катализаторов, получают бесцветный раствор, содержащий фосфорную кислоту. При озолении не допускают потерь фосфора, которые имеют место при сильном кипении смеси.

Колориметрический метод определения фосфора основан на реакции Н₃РО₄ с молибдатом аммония в кислой среде:

2Н₃РО₄+24(NН₄)₂МоО₄+21Н₂SО₄ = 2(NН₄)₃РО₄+12МоО₃+21(NН₄)₂SО+24Н₂О.

Образовавшаяся фосфоромолибденовая кислота при взаимодействии с восстановителем образует смесь комплексов, содержащих молибден различных валентностей: (МоО₂×МоО₃)Н₃РО₄. Смесь этих комплексов растворима в воде, окрашена в синий цвет и называется молибденовой синью. Интенсивность синей окраски пропорциональна количеству фосфора в испытуемом объекте. Известен ряд колориметрических методов определения фосфора. Они различаются между собой, в основном, применением различных восстановителей при определенной кислотности среды. Выбор восстановителя определяет скорость образования молибденовой сини, воспроизводимость и чувствительность метода.

В качестве восстановителей используют гидрохинон и сульфит натрия (метод Бриггса), эйконоген (1-амино-2нафтол-4-сульфоновая кислота) и сульфит натрия (метод Фиске-Суббароу), сульфитно-гидросульфитную смесь, амидол, аскорбиновую кислоту (метод Олури и Лопесу и его модификации) и др. Наибольшее распространение получил первый восстановитель, хотя гидрохинон и сульфит натрия нестойкие реактивы, снижают точность метода. Требуется очень точное выполнение прописи метода. Аскорбиновая кислота обладает явным преимуществом перед другими восстановителями, так как обеспечивает высокую чувствительность метода (0,3 – 6 мкг фосфора в 1 см³ колориметрируемого раствора), устойчивость и хорошую воспроизводимость результатов анализа.

Цель работы.Определение фосфора в различных зерновых культурах.

Аппаратура и реактивы.Н₂SО₄ (конц.); 5%-й раствор молибдата аммония (5 г соли растворяют в дистиллированной воде, добавляют 15 см³ Н₂SО₄ и доводят объем водой до 100 см³); 1%-й раствор гидрохинона С₆Н₄(ОН)₂ (во избежание окисление раствора добавляют 2 – 4 капли Н₂SО₄); 20%-й раствор сульфита натрия; стандартный раствор перекристаллизованного дигидроортофосфата калия (0,439 г соли растворяют в 100 см³ дистиллированной воды в присутствии 20 см³ 0,1н Н₂SО₄; 10 см³ этого раствора разбавляют водой до 100 см³ и получают стандартный раствор); 30%-й раствор пероксида водорода; 33%-й раствор NаОН; колба Къельдаля на 500 см³; микропипетки на 1 см³ с ценой деления 0,1 см³; пипетки на 1 и 2 см³; пробирки; колбы на 50 и 100 см³; фотоэлектроколориметр.

Ход определения:2,5 г зерна осторожно переносят в колбу Къельдаля и сжигают с 25 см³ концентрированной Н₂SО₄ в присутствии катализатора сульфата калия (3 – 10 г) или 30%-го пероксида водорода. Последний доливают несколько раз по 2 – 3 см³, предварительно охлаждая колбу и соблюдая осторожность.

Бесцветный минерализат после сжигания переносят без потерь с помощью дистиллированной воды в колбу на 250 см³. Содержимое доводят до метки, перемешивают и из него отбирают пипеткой 50 см³ в колбу на 100 см³. Полученный раствор нейтрализуют 33%-ым раствором NаОН, доводят водой до метки и перемешивают. Для колориметрической реакции вносят в пробирку 1 см³ разбавленного минерализата фосфора, 1 см³ 5%-го раствора молибдата аммония, 1 см³ раствора гидрохинона и 2 см³ 20%-го раствора сульфита натрия. Смесь перемешивают круговыми движениями. После 20-минутной выдержки при комнатной температуре определяют на фотоэлектроколориметре оптическую плотность смеси в кювете с длиной рабочей грани 3 мм при красном светофильтре (l=630 нм) против дистиллированной воды. Проводят три параллельных опыта и берут среднее значение D. Зная оптическую плотность по градуировочной кривой находят содержание фосфора (в мг) в 1 см³ раствора.

Градуировочный график строят следующим образом. В 10 пробирках готовят разбавленные растворы, содержащие в 1 см³ 0,01; 0,02; 0,03…..0,1 мг фосфора. Для этого используют стандартный раствор КН₂РО₄ (0,1 мг/см³), из которого в первую пробирку отбирают 0,1 см³ стандартного раствора и добавляют 0,9 см³ дистиллированной воды. В каждую последующую пробирку наливают увеличивающуюся на 0,1 см³ дозу стандартного раствора и соответственно уменьшающийся расход воды; в последнюю пробирку наливают только 1 см³ стандартного раствора КН₂РО₄ (0,1 мг/см³).

Затем проводят колориметрическую реакцию, для чего к содержимому пробирок добавляют по 1 см³ раствора молибдата аммония и гидрохинона и по 2 см³ сульфита натрия. Реакция длится 20 минут, после чего смеси колориметрируют так, как описано ранее. По величине D окрашенных растворов строят калибровочный график. По оси абсцисс откладывают содержание фосфора (от 0,01 до 0,1 мг/см³), а по оси ординат – соответствующее значение D.

Содержание фосфора в зерне А (в процентах) в пересчете на Р₂О₅:

А= ,

где а – содержание фосфора, найденное по графику, мг/см³;

б – разведение навески зерна, равное 50:250×100=1:500;

2,29 – коэффициент пересчета Р в Р₂О₅, определяемый из соотношения

М_Р2О5:М_Р=142:62=2,29;

В – навеска зерна в пересчете на влажность, г;

100 – пересчет в проценты.

 

Таблица 1 – Содержание минеральных веществ в различных зерновых культурах

Вид зерновой культуры	Общая зола, % на СВ	Содержание фосфора, % в пересчете на Р2О5
Среднее теоретическое значение	Определенное
Ячмень	3,5
Пшеница	2,2
Рожь	2,0
Овес	3,8
Просо	4,0
Тритикале	2,1