8 (495) 728-9-726

[email protected]
        

Спектрометрия в школе: обучение через эксперимент

  1. Аппаратура и реагенты
  2. Подготовка калибровочной кривой

Существует много химических реакций, в которых сахара образуют окрашенные продукты с реагентами. Интенсивность цвета зависит от начальной концентрации сахара. Поэтому измерение оптической плотности образцов и эталонную оптическую плотность стандартных растворов можно использовать для определения концентрации сахара. С помощью этого метода, прежде всего, описаны простые сахара (особенно редуцирующие сахара), для которых было описано много цветовых реакций, он менее полезен для определения полисахаридов (см. коробка ).

Выбор глюкозы был продиктован прежде всего тем фактом, что сахара хорошо знакомы студентам - это упражнение относится к их непосредственному опыту в повседневной жизни. Кроме того, определение сахаров в джемах может иметь практическое применение в промышленности, например, для контроля качества.

Одним из методов определения сахаров в джеме может быть гидролиз невосстанавливающих сахаров (в основном, сахарозы) до глюкозы с использованием серной кислоты (VI) H2SO4, нейтрализация образца гидроксидом натрия NaOH и реакции получающихся в результате восстанавливающих простых сахаров (например, глюкозы, фруктозы) с кислотой 3. , 5-динитросилилцил (DNSA, также называемый 2-гидрокси-3,5-динитробензойной кислотой). В результате этой реакции образуются красно-коричневые продукты. Дополнительная информация, стр. Миллер (1959) ,

Концентрация окрашенных продуктов определяется путем измерения поглощения раствора с использованием спектрометра с использованием синего светодиода (430 нм). Начальная концентрация сахара в пробах джема может быть считана из калибровочной кривой, сделанной с растворами известной концентрации глюкозы.

Аппаратура и реагенты

  • Спектра спектрометр (или другой спектрометр)
  • Кюветы или волдыри
  • Пипетки
  • Мерные колбы 100 мл
  • Конические колбы
  • трубы
  • вес
  • Водяная баня
  • воронка
  • Бумажная присоска
  • Образцы варенья
  • DNSA реагент (3,5-динитросалициловая кислота)
  • Раствор серной кислоты (H2SO4) (около 2 моль / л)
  • Гидроксид натрия (NaOH), раствор (около 10%)
  • Тартрат натрия-калия (NaK (CH2OH) 2 (COO) 2,4H2O)
  • Порошок глюкозы (C6H12O6)

Подготовка растворов

Реагент DNSA: взвесить 10 г DNSA и растворить его в 200 мл 2 моль / л раствора NaOH NaOH. Разогрейте раствор при сильном перемешивании. Готовят раствор 300 г тартрата натрия-калия в 500 мл дистиллированной воды. Смешайте оба раствора в мерной колбе на 1000 мл и заполните дистиллированной водой до отметки.

Варенье (сахар): Взвесить 1-2 г варенья в конической колбе. Добавить 10 мл раствора серной кислоты (VI). Нагрейте содержимое колбы в бане с кипящей водой в течение 20 минут, периодически помешивая, пока не завершится гидролиз. Охлаждают смесь и осторожно добавляют 12 мл раствора гидроксида натрия. Смешайте и отфильтруйте полученную смесь в градуированную колбу объемом 100 мл, заполните дистиллированной водой до отметки. С помощью пипетки перенесите 10 мл полученного раствора в другую мерную колбу на 100 мл и заполните дистиллированной водой до градуированной отметки. Хорошо перемешайте содержимое.

Джем (восстанавливающий сахар) : Взвесить 3,0 г джема в коническую колбу, добавить 50 мл дистиллированной воды, нагреть и перемешать в течение 10 минут. Отфильтруйте смесь в градуированную колбу объемом 100 мл и заполните дистиллированной водой до градуированной отметки. С помощью пипетки перенесите 10 мл полученного раствора в другую мерную колбу на 100 мл и заполните дистиллированной водой до градуированной отметки. Хорошо перемешайте содержимое.

Стандартный эталонный раствор глюкозы (15 мг / мл): взвесить 1,5 г глюкозы, перенести в мерную колбу объемом 100 мл, добавить дистиллированную воду до отметки градуировки и перемешать.

Подготовка калибровочной кривой

  1. Приготовьте 5 градуированных колб по 100 мл и пометьте их А-Е сиренью. Подходящие объемы основного раствора и дистиллированной воды для каждого из них в соответствии с Таблицей 1.
КолбаABCDEТаблица 1: Приготовление стандартных растворов глюкозыОбъем основного раствора глюкозы (мл)

2 3 6 8 10 Объем дистиллированной воды (мл) 98 97 94 92 90
Концентрация глюкозы (мг / мл) 0,3 0,45 0,9 1,2 1,5

2. Подготовьте шесть пробирок и заполните их в соответствии с инструкциями в таблице 2.

Номер образцаБланк12345Таблица 2: Приготовление растворов для калибровочной кривойСтандартный раствор глюкозы (колба)

N / A A B C D E Объем стандартного раствора глюкозы (мл) 0 1 1 1 1 1 Объем реагента DNSA (мл) 1 1 1 1 1 1 Объем дистиллированной воды 3 2 2 2 2 2 N / A A B C D E Объем стандартного раствора глюкозы (мл) 0 1 1 1 1 1 Объем реагента DNSA (мл) 1 1 1 1 1 1 Объем дистиллированной воды 3 2 2 2 2 2   Рисунок 4: Решения   калибровка   Изображение предоставлено   Ирена Штрумбель Друсаны Рисунок 4: Решения
калибровка
Изображение предоставлено
Ирена Штрумбель Друсаны

  1. Нагрейте пробирки в кипящей воде в течение 5 минут, что приведет к реакции сахара с DNSA с образованием красно-коричневого продукта.
  2. Охладите пробирки, добавьте 6 мл дистиллированной воды в каждую из них и хорошо встряхните.
  3. Измерьте коэффициент пропускания полученных растворов с помощью синего светодиода (430 нм).

Показания коэффициента пропускания от прибора Spektra, выраженные в процентах, следует разделить на 100, чтобы получить значения коэффициента пропускания для дальнейших расчетов. Коэффициент пропускания связан с поглощением уравнения: A = -logT. П. второй и третий столбцы в Таблица 3 ,

На фото справа показаны калибровочные растворы. Даже эталонный раствор (вода и DNSA без глюкозы) интенсивно окрашен. Следовательно, необходимо измерять коэффициент пропускания всех растворов, в том числе эталонного, для дистиллированной воды. Поглощение, связанное с присутствием глюкозы в образце, должно быть рассчитано путем вычитания измеренного значения поглощения контрольного образца из значения поглощения измеренного образца (см. Четвертый столбец). Таблица 3 ).

Концентрация глюкозы (мг / мл)Коэффициент пропускания(чтение спектров, Т%)Поглощение (A)Поглощение, связанное с присутствием глюкозы (A - Aodn)Таблица 3: Калибровочная кривая - измерения поглощения образцов с различной концентрацией глюкозы0 (Бланк)

27,54 0,56 0 0,3 23,44 0,63 0,07 0,45 20,04 0,69 0,13 0,9 18,21 0,74 0,18 1,2 15,13 0,8 0,26 1,5 14,45 0,84 0,28

6. Нарисуйте график поглощения, связанный с присутствием глюкозы относительно концентрации, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5: Калибровочная кривая - поглощение из-за присутствия глюкозы относительно концентрации глюкозы

Образцы варенья следует готовить аналогично растворам глюкозы, используемым для построения калибровочной кривой.

  1. Для каждого типа варенья поместите 1 мл приготовленного раствора джема (см. «Подготовка растворов») в пробирку, добавьте 1 мл реагента DNSA и 2 мл дистиллированной воды.
  2. Нагрейте содержимое пробирки в кипящей водяной бане в течение 5 минут. DNSA будет реагировать с сахарами, содержащимися в образце, с образованием красных и коричневых продуктов.
  3. Охладите пробирки, добавьте 6 мл дистиллированной воды в каждую из них и хорошо встряхните.
  4. Измерьте коэффициент пропускания (T%) полученных растворов с помощью синего светодиода (430 нм). Показания, деленные на 100, чтобы получить T, преобразуют T в A, используя уравнение A = -logT. Рассчитайте оптическую плотность, связанную с наличием глюкозы (A - Aodn).

В таблице 4 приведены примерные значения измеренного коэффициента пропускания и поглощения образца.

Образецпропускаемости
(Чтение спектров, Т%)Поглощение
(А)Абсорбция, связанная с присутствием глюкозы
(A - Aodn)Таблица 4: Результаты для образцов варенья

1 18,6 0,73 0,17 2 21,3 0,67 0,11

  1. Используя калибровочную кривую, преобразуйте значения поглощения (A) в концентрацию глюкозы (мг / мл) в образцах.

Для примеров в Таблице 4 значения глюкозы, считанные из калибровочной кривой:

Образец 1: 0,8 мг / мл

Образец 2: 0,5 мг / мл

6. Зная концентрации глюкозы в пробах, рассчитайте концентрацию глюкозы в джеме, используя следующее уравнение:

Масса глюкозы (на 1 г джема) = концентрация глюкозы в пробе (мг / мл) х 10 х 100 мл.

где

концентрация глюкозы в образце является значением, считанным из калибровочной кривой

10 означает разбавление (см. «Приготовление растворов»)

100 мл - это объем раствора, содержащий 1 г джема.

В нашем примере

Образец 1: масса глюкозы (г на 1 г варенья) = 0,8 мг / мл × 10 × 100 мл = 0,8 г

Образец 2: масса глюкозы (г на 1 г варенья) = 0,5 мг / мл × 10 × 100 мл = 0,5 г.

Вышеприведенные расчеты предполагают, что исходный образец джема имел массу 1 г. Если, например, образец весил 2 г, приведенные выше числа следует разделить на 2, чтобы получить массу глюкозы, содержащейся в 1 г образца.

Похожие

Как идеально повернуть волосы с помощью бигуди?
Красивые, стройные кудри - мечта многих женщин, особенно тех, кому природой подарили простые полосы. К счастью, они могут воспользоваться современными решениями, благодаря которым они изменят прическу за несколько минут. Однако стоит сначала ознакомиться
Красим деревянную мебель
Старый предмет мебели в новой одежде Дерево бессмертно во всех смыслах этого слова. С одной стороны, он никогда не выходил из моды, с другой - его можно многократно подвергать реставрационным процедурам, которые позволяют не только продлить жизнь старым предметам, но и, например, изменить их цвет. Вот почему, несмотря на множество альтернативных продуктов, доступных на рынке, мы по-прежнему больше всего ценим деревянную мебель.
Поделитесь с друзьями
ВКонтакте Одноклассники Twitter Facebook Мой Мир LiveJournal Google Plus Яндекс
Загружается...