采用浓度直读法测定水果中的钾含量

1、采用浓度直读法测定水果中的钾含量钾是人体内含量较高的元素之一，比钠的含量高两倍，钾参与细胞内糖和蛋白质代谢，维持神经肌肉的正常功能1; 有助于保持神经健康、心跳规律正常，并协助肌肉的正常收缩，预防中风2.如果钾代谢紊乱引起的高钾血症或低钾血症，得不到及时治疗，会导致全身各器官系统发生相应功能障碍，严重可致人死亡3.钾也是植物生长所必须的矿质元素，能提高植株对氮的利用与吸收，促进植株茎秆健壮，增强植株的抗逆能力4.钾元素含量测定的方法有很多，如重量法、火焰光度法、干化学法、比浊法5、离子选择电极法等，而离子选择电极法具有较高选择性和敏感性，测定时不受试液颜色、浊度等的影响，特别适于水质连续自动监

2、测和现场分析。本实验采用浓度直读法测定钾含量，不用作图换算，方法更简便、迅速，有较大的推广应用价值。1 实验部分1. 1 仪器与试剂PXSJ - 226 型离子计、PHSJ - 4ApH 计、217 -01 型参比电极、PK - 1 - 01 型钾离子电极等； 氯化钾、三乙醇胺、高氯酸、硝酸铵、过氧化氢； 新鲜的香蕉、草莓、橘子、菠萝四种水果； 所用水均为二次蒸馏水。1. 2 方法1. 2. 1 试验溶液的配制钾标准溶液： 配成 1 mol/L 的钾标准储备溶液，再逐级稀释成 10- 1、10- 2、10- 3、10- 4、10- 5、10- 6、10- 7mol / L 的钾标准液； 饱和

3、Ba（OH）2溶液。总离子调节缓冲溶液： 取盐酸 10 mL,加入酚红指示剂 1 滴，用三乙醇胺（TEA） 调节溶液变微红（约 20 mL） ,用水稀释定容至 250 mL 容量瓶，测定pH = 7. 86.总离子调节缓冲溶液： 取硝酸 10 mL,加酚红指示剂 1 滴，用三乙醇胺 （TEA） 调制溶液变微红 （约 15. 5 mL） ,用水稀释，定容至 250 mL,测定 pH =7. 79.总离子调节缓冲溶液： 取高氯酸 10 mL,加酚红指示剂 1 滴，用三乙醇胺 （TEA） 调制溶液变微红 （约 18 mL） ,用水稀释，定容至 250 mL,测定 pH =7. 23.1. 2. 2

4、试样的处理本实验采用湿法消解，经试验比较筛选出硝酸- 过氧化氢消解体系最佳配比及最佳处理条件。香蕉试样： 取新鲜香蕉3. 48 g 加入1 mol/L 硝酸9 mL 和3 mL 30%过氧化氢，加入适量水，常温下搅拌，26 h 后，在 60 加热搅拌，2 h 后溶液澄清透明，冷却到室温，用饱和氢氧化钡调节 pH值 6. 0 9. 0,转移到 100 mL 容量瓶，用水定容。草莓试样： 取新鲜草莓4. 73 g 加入1 mol/L 硝酸 10 mL 和 3 mL 30% 过氧化氢，加入适量水，常温下搅拌，16 h 后，在 50 加热搅拌，1 h 后溶液澄清透明，冷却到室温，用饱和氢氧化钡调节pH

5、6. 0 9. 0,转移到 100 mL 容量瓶，定容。橘子试样： 取新鲜橘汁 3 mL 加入 1 mol/L 硝酸5 mL 和2 mL 30%过氧化氢，加入适量水，常温下搅拌，8 10 h 后溶液澄清透明，用饱和氢氧化钡调节 pH 值 6. 0 9. 0,转移到 100 mL 容量瓶，定容。菠萝试样： 取新鲜菠萝3. 14 g 加入1 mol/L 硝酸7 mL 和3 mL 30%过氧化氢，加入适量水，常温下搅拌，22 h 后，在 60 加热搅拌，2 4 h 后溶液澄清透明，冷却到室温，用饱和氢氧化钡调节pH 值 6. 0 9. 0,转移到 100 mL 容量瓶，定容。1. 2. 3 试样测量

6、方法量取 30. 00 mL 配制好的待测溶液于小烧杯中加水至 50. 00 mL,加入总离子调节缓冲溶液 （TI-SAB） 5 mL,磁力搅拌 30 s,待其电位值稳定后直接读取溶液浓度数值。2 实验结果与讨论2. 1 最佳总离子强度调节缓冲溶液 （TISAB） 的选择三种总离子强度调节缓冲溶液 （TISAB） 的比较为了比较三种总离子强度调节缓冲溶液 （TIS-AB） 的能斯特线性关系，取一系列浓度的钾标液（10- 1 10- 7mol / L） 各 50. 00 mL 于小烧杯中，分别加入不同种类的总离子强度调节缓冲溶液 5 mL,搅拌 30 s,由低到高依次测其电位值，待稳定后进行记录

7、。实验结果见表 1.由结果得出，用总离子调节缓冲溶液，数据更符合能斯特线性关系，用总离子调节缓冲溶液，线性 关 系 最 差，原 因 是 ClO4-与 K+生 成KClO4,而 KClO4在水溶液中溶解度较低，使溶液中钾含量降低。故实验皆采用总离子调节缓冲溶液。2. 2 最佳总离子强度调节缓冲溶液 （TISAB） 用量的选择取浓度 10- 1 10- 7mol / L 的 K+标准溶液各50. 00 mL 于小烧杯中，分别加入总离子调节缓冲溶液 5 mL 与 10 mL,磁力搅拌 30 s,由低到高顺序测其电位值，稳定后进行记录，实验结果见表2.实验表明： 加入 5 mL 总离子调节缓冲溶液，

8、数据更符合能斯特线性关系，故实验应选用加入 5mL 总离子调节缓冲溶液。2. 3 K+离子选择电极适宜的酸度取 7 份10- 3mol / L K+标准溶液各50. 00 mL 于小烧杯中，各加入总离子调节缓冲溶液 5 mL,用0. 1 mol / L 盐酸与饱和氢氧化钡溶液调节溶液 pH值为 5. 0 11. 0,搅拌 30 s,电位值稳定后，直接读取溶液浓度，实验结果见图 1.由图可见在 pH 为 6. 0 9. 0 时，所得实验数值比较稳定，所以 pH6. 0 9. 0 为 K+离子选择电极的最佳适用范围，本文中测量均在 pH 6. 0 9. 0 范围内进行。2. 4 K+离子选择电极的

9、工作曲线取 10- 1 10- 7mol / L K+标准溶液50. 00 mL 于小烧杯中，加入离子强度调节缓冲溶液 5 mL,磁力搅拌 30 s,由低浓度到高浓度顺序测其电位值，待电位值稳定后，记录电位值与浓度值，绘制 mV lgC 的标准曲线图，实验结果见图 2.根据图 2 得出： 当被测离子浓度降低到一定程度时，离子选择性电极的电极电位的变化越来越小，开始渐渐偏离能斯特方程，直至无电位变化为止。浓度为 10- 6、10- 7mol / L 的 K+标准溶液，其电位值分别为 -74. 93 mV 和 -77. 24 mV,在标准曲线上有较大偏差，弃掉。在 10- 1 10- 5mol /

10、 L 范围内钾离子选择电极线性比较较好，以 10- 1 10- 5mol / L 的标准溶液的数据绘制标准曲线。经回归分析，标准曲线的方程为 y = 52. 497x -38. 163,相关系数 R2= 0. 998 6.根据国际纯粹与应用化学联合会的推荐，计算得出检测限为 0. 216 mg/L.2. 5 干扰离子选择性系数测定理想的钾离子选择电极应该只与 K+离子产生电位响应，但事实上，待测液中的其他共存离子也能影响电极的膜电位，特别是干扰离子浓度较高时。水果试样中存在的其他离子，在浓度高的条件下也会对实验测量结果产生影响，试样或试剂中对钾离子选择电极有干扰的离子主要有 NH4+、Na+、

11、Ca2 +、Ba2 +,对这些干扰离子选择性系数进行了测定。取10- 2mol / L K+标准溶液和10- 2mol / L NH4+溶液各 50. 00 mL 于小烧杯中，分别加入总离子强度调节缓冲溶液 5 mL,搅拌 30 s,待电位值稳定后记录数据。根据公式 6,可计算 NH4+对 K+选择电极的选择系数。同上方法可依次测出 Na+、Ca2 +、Ba2 +的离子选择性系数，结果见表 3.由实验数据可知，NH4+、Na+、Ca2 +、Ba2 +对钾电极测定的总体上影响都很小，但相比较而言NH4+、Na+对钾电极的干扰略大，分别为 5. 65 ×10- 2与 5. 24 &ti

12、mes; 10- 3,在浓度大时会对实验数据测定有一定的影响，因此本实验中要严格试剂使用，以免引入 NH4+、Na+等干扰离子，影响实验结果。2. 6 电极响应时间与稳定时间电极响应时间指将电极插入到试液后达到稳定的电位所需的时间。取 10- 2mol / L K+标准溶液50. 00 mL 于小烧杯中，加入总离子强度调节缓冲溶液 5 mL,搅拌 30 s 后，在电极进入试液时开始计时，并记录电位值，结果见表 4.同上方法可测出 10- 5、10- 4、10- 3mol / L K+标准溶液中电极响应时间与稳定时间。由实验数据分析，钾离子选择电极在 K+浓度 10- 2 10- 4mol /L

13、 时电极 响应时间不超过 18 s,K+浓度在 10- 5mol /L 时电极响应时间不超过 30 s.对其稳定时间测定，在电极响应后，2 min 内电位值能基本保持稳定 （数值变化≤ ±2 mV） .总体看来使用离子选择电极检测待测离子浓度，响应时间短、稳定性好。2. 7 浓度直读法与标准曲线法比较取 10- 1、10- 2、10- 3、10- 4、10- 5mol / L 的钾标准溶液各 50. 00 mL 于小烧杯中，加入离子强度调节缓冲溶液 5 mL,搅拌 30 s,浓度由低到高顺序进行测量，电位稳定后分别使用标准曲线法、浓度直读法测定溶液浓度，结果见表 5.实验发

14、现，浓度直读法与标准曲线法相比精确度相似，大约 -4. 06% 3. 69%,但浓度直读法不用换算更加简便、快捷，并可以避免由于在电位值读取过程中的人为误差。2. 8 样品测量分析量取 30. 00 mL 配置好的待测溶液于小烧杯中加水至 50. 00 mL,加入总离子调节缓冲溶液 （TI-SAB） 5 mL,磁力搅拌 30 s,待其电位值稳定后直接读取溶液浓度，测试结果见表 6.在水果试样测量过程中随钾离子含量的增加，所测数据的相对标准偏差逐渐减小，准确度相应提高。2. 9 回收率测定称取草莓试样 0. 942 2 g 分别于1、2、3、4 号烧杯中，同 1. 2. 2. 试样的处理中草莓法

15、相同操作，加入总离子调节缓冲溶液 （TISAB） 5 mL,搅拌 30s,待电位值稳定后，读取浓度。再向 1、2、3、4烧杯中分别加入适量氯化钾固体，磁力搅拌 30 s后，待电位值稳定后，直接读取待测离子浓度，测试结果见表 7.由实验可知，浓度直读法测量钾含量的回收率为 94. 59% 100. 7%,回收率高，准确度好。3 结论钾离子选择电极干扰小，选择性好，钾离子选择电极在 K+浓度 1 ×10- 2 1 × 10- 4mol / L 时电极响应时间不超过 18 s,K+浓度在1 ×10- 5mol / L 时电极响应时间不超过 30 s,响应时间快，稳定性好。浓度直读法精确度与标准曲线法相近，且浓度直读法比标准曲线法更加简便、快捷，可以避免在电位值读取过程中的人为误差，准确度高，回收率为 94. 59% 1