KMnO4法和EDTA络合滴法测定饲料中钙含量的注意事项

田蕴，葛敏，张苏珍，贺燕，张竞男

（连云港市畜产品质量监督检验测试中心，江苏 连云港 222001）

KMnO4法和EDTA络合滴法测定饲料中钙含量的注意事项

田蕴，葛敏，张苏珍，贺燕，张竞男

（连云港市畜产品质量监督检验测试中心，江苏 连云港 222001）

钙是动物体内含量最大的无机盐，钙不仅是构成骨组织的主要矿物质成分，而且在机体各种生理和生物化学过程中起着重要作用。钙对动物的重要作用是不可替代的，钙缺乏病是常见的营养性疾病，但是钙过量又会对动物造成不良影响和危害。因此，在动物饲粮中应合理添加钙。文章对国标方法（KMnO4法和EDTA络合滴定法）中影响饲料中钙含量测定的关键影响因素进行分析。

KMnO4法；EDTA络合滴定法；饲料；钙

从2002年起，国家标准将GB/T6436-2002《饲料中钙的测定》中的高锰酸钾法作为仲裁法测定饲料中的钙，并被广泛运用，其钙含量测定原理是将试样中有机物破坏，使钙变成溶于水的离子，用草酸铵定量沉淀，再用高锰酸钾标准溶液滴定间接测定饲料中钙的含量[1-2]。该方法中涉及两个重要的反应步骤：沉淀反应，即用草酸铵定量沉淀溶液中的钙离子；氧化还原滴定，即用高锰酸钾标准溶液滴定溶液中的草酸根离子，间接测定钙的含量。高锰酸钾法的两个重要反应能否操作得当，将直接影响到最终结果的准确度和科学性。国标方法中另一个饲料中钙含量测定方法为乙二胺四乙酸二钠（EDTA）络合滴定法，其钙含量测定原理是钙溶液制备过程同KMnO4法，用三乙醇胺、乙二胺、盐酸羟胺、淀粉溶液消除试样分解液中干扰离子的影响，在碱性溶液中分别以钙黄绿素为指示剂，用EDTA标准溶液络合滴定测定钙含量[3-5]。

本文结合实践经验，从影响KMnO4法两步反应及EDTA络合滴定法几个影响因素入手，分析了可能对结果造成影响的因素，以期为高锰酸钾法和乙二胺四乙酸二钠络合滴定法测定饲料中钙含量的试验操作提供参考。

1 高锰酸钾法

高锰酸钾法涉及如下两个重要反应步骤，直接影响到结果的准确度和科学性。

1.1 沉淀反应

在此反应中生成的草酸钙沉淀（CaC2O4）为颗粒细小的晶形沉淀，欲得到晶形沉淀一般应满足下列沉淀条件。

在适当稀释的溶液中进行沉淀，以降低相对过饱和度；在不断搅拌下慢慢地滴加稀释的沉淀剂，以免局部相对过饱和度太大；在热溶液中进行沉淀，使溶解度略有增加，相对过饱和度降低。同时，温度升高可减少杂质的吸附；陈化，即在沉淀完全后，让沉淀和母液一起放置一段时间，溶液中大小晶体同时存在，溶液对大晶体已经达到饱和，而对微小晶体尚未达到饱和，因而小晶体逐渐溶解，大晶体不断长大，最后获得粗大的晶体。陈化作用还能使沉淀变得更纯净，因为大晶体的比表面积较小，吸附杂质量小，同时，由于小晶体溶解，原来吸附、吸留或包藏的杂质，将重新溶解，因而提高了沉淀的纯度。

该方法中需要将溶液煮沸，慢慢滴加草酸铵溶液，且不断搅拌，最后放置过夜，使沉淀陈化，目的就是得到纯净的晶形沉淀。

同时，影响沉淀溶解度的因素也很多，如共同离子效应、盐效应、酸效应及络合效应等。此外，溶液温度、沉淀颗粒大小和结构也有影响，在此步骤中，主要考虑酸效应和温度的影响。

1.1.1 酸效应

在草酸钙的饱和溶液中存在以下平衡：

草酸溶液存在以下平衡：

在不同酸度下，溶液中存在的沉淀剂的总浓度：

能与Ca2+离子形成沉淀的是C2O42-离子，而[C2O4]总/[C2O42-]=ɑC2O4（H），此为草酸的酸效应系数，溶液的酸度越大该数值越大。故[Ca2+][C2O4]总=Ksp. ɑC2O4（H），Ksp为的沉定溶解平衡常数。

而难溶电解质在水中解离量很少，溶解的即为全部电离，草酸钙的溶解度

因此，沉淀的溶解度与溶液的酸度有关，故测定过程中溶液应保持合适的酸度。该方法中在制备样品液时，加入的盐酸是过量的，由于草酸（H2C2O4）在酸性溶液中大部分以HC2O4-离子存在，C2O42-离子的浓度很小，此时即使Ca2+离子浓度很大，也不会生成草酸钙沉淀，故该方法中用甲基红作指示剂滴加稀氨水调节溶液酸度为2.5～3.0，由于H+离子逐渐被中和，C2O42-离子缓缓增加，就可以生成草酸钙沉淀，滴加完草酸铵溶液后，仍需控制溶液的酸度为2.5～3.0，这样不仅可以避免Ca（OH）2或（CaOH）2C2O4沉淀的生成，而且生成草酸钙沉淀又便于过滤和洗涤。

1.1.2 温度效应

一般来说，绝大多数沉淀的溶解度随温度的升高而增大，为防止沉淀溶解度增大而造成溶解损失，沉淀须泠却后才可过滤，洗涤草酸钙沉淀时，溶液应沿着滤纸边缘向下洗，使沉淀集中于滤纸中心部位，减少损失。

1.2 氧化还原滴定

高锰酸钾溶液不够稳定且常伴有少量杂质，高锰酸钾与草酸的化学反应历程复杂且常伴有副反应发生。高锰酸钾是一种强氧化剂，在强酸性溶液中，有很强的氧化能力，因此一般都在强酸性条件下使用，因此，为得到准确的钙的测定结果，该方法中，所得到的草酸钙可用过量稀硫酸溶解：

在硫酸溶液中用高锰酸钾标准溶液滴定溶液中的草酸根离子，发生如下反应：

该反应应注意反应的温度、酸度、滴定速度等条件的影响。

1.2.1 温度

在室温下此反应的速度很慢，因此要将溶液加热至80℃后进行滴定，但温度不宜过高，否则在酸性溶液中会使部分草酸分解：

1.2.2 酸度

溶液应保持足够的酸度，酸度不够时，易生成二氧化锰（MnO2）沉淀，但酸度过高又会促使草酸（H2C2O4）分解，用适量稀硫酸溶解沉淀，即可控制溶液保持合适的酸度，不选用盐酸的原因是在盐酸溶液中进行反应要消耗较多的高锰酸钾溶液，使滴定结果偏高。

1.2.3 滴定速度

由于高锰酸根离子MnO4-与草酸根离子C2O42-的反应是自动催化反应，即生成的锰离子Mn2+能催化反应快速进行，滴定开始时，加入的第一滴高锰酸钾溶液褪色以后，再加第二滴，等几滴高锰酸钾溶液已经起作用后，滴定速度就可以稍微快些，但也不能太快，否则加入的高锰酸钾溶液来不及与草酸根离子C2O42-反应，就在热的酸性溶液中发生分解：

1.2.4 滴定终点

高锰酸钾法滴定终点不太稳定，是由于空气中的还原气体及尘埃等杂质落入溶液中能使高锰酸钾缓慢分解，而使粉红色消失，因此以半分钟不褪色为滴定终点。

2 乙二胺四乙酸二钠络合滴定法

由于EDTA能和许多种金属离子形成络合物，而测试液中除了待测的Ca2+，还存在着Fe3+、Cu2+、Mn2+、Mg2+等，在滴定时会存在彼此干扰，如何提高选择性，避免干扰，滴定溶液中的Ca2+，是该反应中需要解决的重要问题，在该反应中主要通过以下方法提高络合滴定的选择性。

2.1 控制溶液的酸度

不同金属离子EDTA络合物的稳定常数不同，因而在滴定时，允许的最小pH也不同，这就需要控制溶液的酸度，使其只能满足Ca2+完全络合时的最小pH，以及防止该种离子水解析出沉淀的最大pH，此时就只有Ca2+与EDTA形成稳定的络合物，而其他离子与EDTA不络合，这样就避免了其他离子的干扰。

2.2 加入掩蔽剂

为了提高络合滴定对Ca2+的选择性，常加入掩蔽剂来掩蔽干扰离子，降低干扰离子的浓度，使干扰离子不与EDTA或指示剂络合，从而消除干扰。

在使用掩蔽剂时，除了应该明确它的使用条件外，要特别注意性质和加入时的条件，比如用来掩蔽Fe3+等离子的三乙醇胺，必须在酸性溶液中加入，然后再碱化，如果溶液呈碱性，则会生成氢氧化物沉淀而不易络合掩蔽。此外还要注意掩蔽剂的用量要适当，既要稍微过量，使干扰离子能完全掩蔽，但又不能过量太多，否则待测离子也可能部分被掩蔽。

2.3 滴定终点

用乙二胺四乙酸二钠络合滴定法滴定样品试液时，滴定终点须是在黑色背景下溶液呈现紫红色，若无黑色背景，则易出现滴定不完全，滴定值偏小的情况。

3 结论

通过对KMnO4法和EDTA络合滴定法的长期运用可以发现，两种方法测定饲料中钙含量结果相近[6-9]。高锰酸钾法具有较好的精密度和准确度，是国标推荐使用的仲裁方法，但是高锰酸钾法也存在操作步骤繁琐，测定消耗时间长的缺点，另外高锰酸钾溶液由于自身不稳定需要经常标定，这些缺点使得高锰酸钾法很难满足饲料品控所要求的准确快速出结果的要求。乙二胺四乙酸二钠络合滴定法与高锰酸钾法相比，省去了沉淀的陈化过滤和洗涤等操作步骤，因而操作简便，耗时短。但由于其滴定终点较难把握，容易人为造成测量值的偏差[10-15]。

这两种方法作为国标方法广泛应用于饲料中钙的测定，为了得到较准确的结果，在使用过程中应注意以下几点：高锰酸钾法的沉淀步骤和氧化还原滴定过程均需要保持合适的酸度。沉淀步骤中溶液的pH直接影响了沉淀能否充分，控制溶液的酸度为2.5～3.0，这样不仅可以避免Ca（OH）2或（CaOH）2C2O4沉淀的生成，且使生成的草酸钙沉淀又便于过滤和洗涤。氧化还原滴定过程中用稀硫酸溶解沉淀，可使溶液保持合适的酸度，以便于得到准确的测定结果。高锰酸钾法的两步重要反应均需要在合适的温度下进行。沉淀步骤中沉淀须冷却后才可过滤，以减少样品损失，氧化还原滴定过程中要将溶液加热至80℃后进行滴定，以利于反应快速充分的进行。EDTA络合滴定法中，要注意控制溶液的pH，及加入掩蔽剂时酸度的调节，以及加入掩蔽剂量的控制。KMnO4法和EDTA络合滴定法在滴定过程中，滴定的速度直接影响到对滴定终点的判定，随着滴定的进行，需要调整滴定速度，并在合适的背景颜色下观察溶液的变色反应，以利于反应的彻底，结果更加准确。

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Analysis of the Factors for Calcium Determination in Feeds by KMnO4and EDTA Complexometric Titration Methods

TIAN Yun,GE Min,ZHANG Suzhen,HE Yan,ZHANG Jingnan

（Lianyungang Animal Products Quality Supervision and Inspection Center,Lianyungang 222001,Jiangsu,China）

Calcium is the most abundant inorganic salt in animals,which is not only the main mineral composi⁃tion that constitutes bone tissue,but also plays an important role in various physiological and biochemical processes. Calcium plays an irreplaceable role in animals and calcium deficiency is a common nutritional disease.Excessive cal⁃cium can cause adverse effects and harm to animals and its should be added reasonably in animal diets.In this paper, the key factors affecting the determination of calcium by the National standard method(KMnO4method and EDTA complexometrictitration)infeedwereanalyzed.

KMnO4method;EDTA complexometric titration;feed;calcium

S816.8；S816.71

A

1001-0084（2017）04-0012-04

2017-03-15

田蕴（1979-），女，江苏沛县人，高级兽医师，主要从事饲料、生鲜乳、畜产品质量监测与实验室管理工作。