浅谈称量分析法

陈 霞

称量分析法是将被测组分从试样中分离出来,然后称量求出被测组分含量的分析方法。根据分离方法的不同,称量分析法可分为以下四类。

一、挥发法

挥发法一般是通过加热或其他方法使试样中的被测组分或其他组分挥发除去,然后根据试样质量的减轻计算被测组分的含量;或者选择一适当的吸收剂吸收气化逸出的组分,然后根据吸收剂增加的质量计算该组分的含量。

挥发法在食品检验中的使用是最广泛的,此法常用在检验样品中的水分含量(也有叫可溶性固形物、固形物、总干物质等都用此法)。

例如测定样品中的水分时,可称取一定质量的粉碎试样,在标准规定的温度下烘干,使水分气化逸出,然后根据试样所减轻的质量来计算样品中的水分含量。

二、萃取法

萃取法是利用被测组分在某种与试样不相溶的有机溶剂中的可溶性,使该组分进入有机相中,而达到与其他组分分离,然后将有机溶剂蒸去,称取干燥后的残留物重量计算被测组分的含量。被分析的试样可以是液体,也可以是固体。

当试样是液体时,一般为水溶液,通常用与水不相溶的有机溶剂同试液一起振荡,使被测组分从水相进入有机相,另一些组分仍留在水相中,从而达到分离的目的。这一操作过程称为萃取,所用的溶剂称为萃取剂。在萃取达到平衡状态时,被萃取物质在有机相和水相中都有一定的浓度,它们浓度之比称为分配系数。如果被萃取物质在两相中的平衡浓度分别为C有、C水,则可用下式表示之:

D=C有/C水

D为分配系数。当被萃取物质在溶液中浓度较低,并在两相中的分子状态相同时,D在一定温度下为一常数。分配系数大的组分,在萃取时就越易进入有机溶剂;而分配系数较小的组分将不易进入该溶剂而留在原来的水溶液内,借此可以将他们分离。

当两相体积相等时,如果D>1,说明经萃取后进入有机相中的溶质量比留在水相中的量多。在实际测定中,要求被测组分能定量地进入有机相,D值应大于10;而试液中的其他组分的D值,则愈小愈好。当被测组分的D值不高时,一次萃取不能满足分离或测定要求,此时可采用多次连续萃取的方法,使萃取实际完全。实际操作时,萃取一般用分液漏斗进行;对于D值不高的组分,需要连续萃取时,则可以在各种不同形式的连续萃取器中进行。

从固体试样中萃取被测物质,又称为被测物质的提取、抽提或浸出。当被测组分在有机相中溶解较慢时,一般用索氏提取器进行连续抽提。

被测组分用有机溶剂萃取而和试样中其他组分分离后,需要将溶剂蒸发除去,然后干燥、称量。对于一般组分,通常在水浴上蒸发至干,普通烘箱中常压干燥至恒重,最后称量。若被测组分在常压下受热时间过长容易分解或与空气接触会被氧化,则最好减压和在惰性气体流中蒸发和干燥。为了回收溶剂,蒸发也可在适当的蒸馏装置中进行。

三、沉淀法

沉淀法是将被测组分以难溶化合物的形式沉淀出来,再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧,最后称重,计算其含量。

沉淀法首先要选择适当的沉淀剂,将被测组分从试样溶液中沉淀出来。所得沉淀可以是最后的称量形式,也可以不是。例如用硫酸钡沉淀法测定酿造用水的硫酸盐含量时,沉淀形式是硫酸钡,它灼烧后没有变化,最后的称量形式也是硫酸钡,两者相同,而用草酸钙沉淀法测定果酒酿造原料中的草酸时,沉淀形式是CaC2O4·H2O,灼烧后转化为CaO形式称重,两者不同。

由于沉淀法最后要根据沉淀称量形式的重量来计算分析结果,因此对沉淀有严格要求,这些要求主要是:

(一)沉淀的溶解度必须很小,这样才能保证被测组分实际沉淀完全;

(二)沉淀要力求纯净,既要尽量避免试样中的其他组分沉淀,其他杂质的沾污,也要尽可能少;

(三)沉淀应易于过滤和洗涤;

(四)沉淀的称量形式必须有确定的稳定化学组成。为了使沉淀能达到上述要求,必须仔细选择沉淀剂,确定用什么沉淀反应。

对沉淀剂的要求是:

(一)沉淀剂应具有较好的选择性和特效性,在含多种组分的试液中,它只能和被测组分生成沉淀,而与其他组分不起作用。

(二)形成沉淀的溶解度应该很小。

(三)沉淀剂本身的溶解度应该大且最好是挥发性的。沉淀剂溶解度大,被沉淀吸附的量就小,洗涤除去容易,挥发性的沉淀剂即使未能洗净,也可借烘干或灼烧除去。

(四)形成的沉淀应具有易于分离和洗涤的良好结构。沉淀可以分成晶形和非晶形两种,晶形沉淀中又有大颗粒晶体和小颗粒晶体。晶体沉淀带入杂质少,也便于过滤和洗涤。应尽可能选用能形成较大颗粒晶形沉淀的沉淀剂。

(五)所形成沉淀的分子量应较大,因为称量形式分子量大,称量形式的重量也就较大,带来的称量误差就比较小。此外,沉淀时沉淀剂的浓度和量要适当,并在操作中要根据沉淀的类型创造适当的条件,使得到的沉淀能符合要求。

得到沉淀以后,通常用过滤的方法,使沉淀与试液分离。为了除去混杂在沉淀中的母液和吸附在沉淀表面上的杂质,沉淀还需要用适当的洗涤剂洗涤。最简便的洗涤剂是蒸馏水。但是为了降低沉淀的溶解度和防止产生胶溶作用,最常用的洗涤剂还是原沉淀剂或含有少量易挥发电解质的溶液。对在熟溶液中溶解较少的沉淀,还常将洗涤剂加热,以提高洗涤效率。

沉淀的干燥温度决定于沉淀的性质。若沉淀只需除去其水分和一些挥发性杂质,则用烘箱干燥即可;若沉淀的组成不定,则必须高温灼烧,使其转变为适宜的称量形式。

干燥或灼烧至恒重的沉淀即可进行称量,并根据称得的质量具体计算被测物质在试样中的百分含量。

四、电解法

利用电解原理,使金属离子在电极上还原成金属析出,根据电极增加的重量计算其含量的方法称为电解法,又称电重量分析法。

电解法主要用来测定金属元素,但也可间接测定阴离子的有机物质。例如,发酵酒和酿造原料中还原糖的测定,其中一个比较准确的方法即为电解法。测定时,先用斐林溶液将还原糖氧化为相应的还原糖酸,而斐林溶液本身的二价铜则被还原为红色氧化亚铜沉淀析出。当铜在阴极上沉积完全时,切断电流,取出电极,洗净、干燥、称重。根据阴极上析出铜的重量,由事行制备好的銅—还原糖换算表查得相应的还原糖量,即可计算原试样中还原糖的含量。

以上是我在多年的实际工作中经常使用的检验方法,这些方法有成熟的理论基础和丰富的实践,为经典的分析方法之一。称量法直接用分析天平称量获得分析结果,而称量误差一般是很小的,所以有较高的准确度。但是,称量分析操作繁琐,耗时较长,也不适用于微量和痕量组分的测定。□(编辑/梁永安)