Základy analýzy potravin Přednáška 1

Základy analýzy potravin

Přednáška 1

ANALÝZA POTRAVIN Význam a využití • kontrola jakosti surovin, výrobků • jakost výživová • jakost technologická • jakost hygienická • autenticita, identita potravinářských materiálů • hodnocení stravy (diety) Analytické metody • • • • •

chemické fyzikálně-chemické mikrobiologické fyzikální další (enzymové, imunochemické, senzorické…)

CHEMICKÁ ANALÝZA proces získávání informací o chemickém složení hmotných objektů odpovědi na otázky co?, kolik?, kde?, jak?, kdy? Některé pojmy: Vzorek Analyt Kvalitativní analýza: důkaz, identifikace Kvantitativní analýza: stanovení

1


Přednáška 1

PRINCIPY KVALITATIVNÍ ANALÝZY ANORGANICKÝCH LÁTEK Povaha a vzhled vzorku • • • • •

skupenství barva, velikost a tvar částic zápach rozpustnost čistá látka nebo směs?

Používané metody • zkoušky na suché cestě – orientační testy pro tuhé vzorky • zahřívání v mikrozkumavce • zkouška zbarvení plamene • perličkové reakce (boraxové, fosfátové) • zkoušky na mokré cestě (nutno převést vzorek do roztoku) • předběžné zkoušky • důkazy kationtů • důkazy aniontů Měřítka pracovní techniky • makroanalýza: 100-1000 mg vzorku v 10-100 ml roztoku • semimikroanalýza: 10-100 mg vzorku v 0,1-3 ml roztoku • mikroanalýza: 1-10 mg vzorku v 0,01-0,1 ml vzorku

2


Přednáška 1

PŘEVÁDĚNÍ VZORKU DO ROZTOKU • rozpouštění (za chladu a za tepla) • ve vodě • ve zředěné HCl • ve zředěné HNO3 • v koncentované HNO3 • rozpouštění v lučavce královské (3 díly HCl+1 díl HNO3) zbytek nerozpustný v lučavce může obsahovat: • halogenidy stříbrné nebo AgCN • sírany: BaSO4, SrSO4, PbSO4 • CaF2 • oxidy kovů: Al2O3, Cr2O3, TiO2, SnO2 • platinové kovy Ir, Ru, Rh, Os • SiO2, některé křemičitany, Si, C, SiC • další rozpouštěcí činidla • H2SO4 • HF • roztok NaOH • roztok NH3 • tavení vzorku s tavidlem a rozpuštění vychladlé taveniny ve vodě nebo v roztoku kyseliny tavidla: • Na2CO3, K2CO3 • NaOH, KOH • Na2CO3 +S • Na2CO3 (nebo K2CO3)+KNO3 (nebo KClO3) • Na2CO3+Na2O2 • KHSO4 nebo K2S2O7 • rozpouštění kyselinami za zvýšeného tlaku

3


Přednáška 1

Vzhled a základní vlastnosti roztoku vzorku zbarvení roztoku→ přítomnost iontů MnO4- (fialové), Cr2O72(oranžové), CrO42- (žluté), Ni2+ (zelené), Cr3+ (temně zelené), Fe3+ (žlutohnědé), Fe2+ (světle zelené), Co2+ (růžové) pH vodného roztoku • pH<2 vzorek nemůže obsahovat anionty slabých kyselin (uhličitany, siřičitany, thiosírany, kyanidy…), vzorek nemůže současně obsahovat oxidovadla i redukovadla • pH>8 roztok nemůže obsahovat kationty kovů, které tvoří nerozpustné hydroxidy (Sn4+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Bi3+, Sn2+, Cu2+, Fe2+, Ni2+, Mn2+…) Předběžné zkoušky • důkaz amonných iontů • vytěsnění NH3 roztokem hydroxidu • důkaz Nesslerovým č. (HgI2+KI+NaOH)→hnědé zbarvení • důkaz Fe a jeho mocenství HCl

• Fe + n SCN → Fe(SCN)n3-n červené zbarvení 3+

-

3+

4-

2+

3-

HCl

• Fe + [Fe(CN)6] → berlínská modř HCl

• Fe + [Fe(CN)6] → Turnbullova modř • důkaz kyanidových iontů • přítomnost CN- může znemožnit důkaz některých kationtů chemickou cestou • provedení: odbarvení filtračního papíru impregnovaného sulfidem měďnatým (černý) po kápnutí alkalického roztoku vzorku: 2CuS +5CN- +2OH-→ 2[Cu(CN)2]- + 2S2- + OCN- + H2O 4


Přednáška 1

DŮKAZY KATIONTŮ postup je závislý na tom, zda vzorek obsahuje jeden nebo více různých kationtů, případně v jaké kombinaci a) jednoduchý vzorek (1-3 kationty) reakce se skupinovými činidly  ↓ selektivní důkazy kationtů

vyloučení přítomnosti některých skupin kationtů potvrzení přítomnosti konkrétních kationtů

b) složitější vzorek (více kationtů současně) potvrzení přítomnosti kationtů dané třídy a separace od ostatních

systematické oddělování jednotlivých tříd kationtů postupným srážením  ↓ selektivní důkazy kationtů

potvrzení přítomnosti konkrétních kationtů

5


Přednáška 1

Skupinové srážecí reakce kationtů Skupinová srážecí činidla jsou: • • • • • • • • • •

zředěná kyselina chlorovodíková zředěná kyselina sírová nebo roztok alkalického síranu sulfan (sirovodík) v kyselém prostředí sulfid amonný roztok alkalického hydroxidu roztok amoniaku roztok alkalického uhličitanu roztok hydrogenfosforečnanu sodného nebo amonného roztok jodidu draselného roztok chromanu draselného

6


Přednáška 1

Analytické třídy kationtů sulfanový (sirovodíkový) způsob dělení kationtů C.R. Fresenius 1841 Třída Vlastnosti kationtů I. srážejí se ze silně kyselého prostředí sulfanem, vzniklé sulfidy jsou nerozpustné v polysulfidu amonném Ia srážejí se kyselinou chlorovodíkovou jako chloridy Ib jejich chloridy jsou rozpustné (IIa) II. srážejí se ze silně kyselého prostředí (IIb) sulfanem, vzniklé sulfidy jsou rozpustné v polysulfidu amonném III.

IV. V.

Kationty

Ag+,Pb2+,Hg22+ (Tl+, Cu+,Au+) Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+ AsIII, AsV SbIII, SbV Sn2+, Sn4+ (MoV, WVI,VV, GeIV,SeIV,TeIV) Fe2+, Fe3+, Ni2+, Co2+, Zn2+, Mn2+, Al3+, Cr3+

srážejí se sulfidem amonným nebo sulfanem v mírně alkalickém prostředí jako sulfidy (FeS, Fe2S3, NiS, CoS, ZnS, MnS) nebo hydroxidy (Al(OH)3, Cr(OH)3) srážejí se za přítomnosti NH4Cl Ca2+, Sr2+, uhličitanem amonným jako uhličitany Ba2+ nesrážejí se Mg2+, NH4+, Na+, K+

7


Přednáška 1

DŮKAZY ANIONTŮ Schema postupu 1. předběžné zkoušky s původním roztokem • zjištění pH • zjištění přítomnosti aniontů těkavých kyselin (reakce s H2SO4) 2. příprava sodového výluhu (vynechává se, obsahuje-li vzorek jen kationty V. třídy) 3. předběžné zkoušky se sodovým výluhem • srážecí reakce s Ba2+ • srážecí reakce s Ag+ • přítomnost oxidovadel a redukovadel 4. selektivní důkazy aniontů • přímo z původního vzorku se dokazují: uhličitany. kyanidy, fosforečnany, boritany, fluoridy a sírany • v sodovém výluhu se dokazuje přítomnost ostatních aniontů

8


Přednáška 1

Reakce aniontů s kyselinou sírovou • plynné produkty tvoří při mírném záhřevu se zřed. H2SO4 anionty CO32-, HCO3-, SO32-, SH-, S2-, CN-, NO2CO32- + 2H+ → H2O + CO2 SO32- + 2H+ → H2O + SO2 S2- + 2H+ → H2O + H2S CN- + 2H+ → H2O + HCN NO2- + H+ → HNO2 3 HNO2 → H2O+H++NO3-+2NO 2NO + O2 → 2NO2

(hořkomandlový pach) (za chladu modrý roztok) (rozklad za tepla) (hnědý štiplavý plyn)

• bílý zákal vyloučenou sírou a současně plyn poskytují thiosírany a polysulfidy: S2O32- + 2H+ → H2O + S + SO2 Sx2- + 2H+ → H2O + S + H2S • bílá rosolovitá sraženina SiO2.xH2O vzniká okyselením roztoku křemičitanů Srážecí reakce aniontů s barnatými ionty činidlo: vodný roztok Ba(NO3)2 nebo BaCl2 nebo Ba(ClO4)2 nebo Ba(CH3COO)2 prostředí: neutrální nebo slabě zásadité → bílé sraženiny BaSO4, BaSiF6, BaSO3, BaCO3, BaSiO3, Ba3(AsO4)2 → bílé sraženiny (jen z konc. roztoků) BaS2O3, BaF2, Ba(BO2)2, Ba3(AsO3)2 → žlutá sraženina BaCrO4 9


Přednáška 1

Srážecí reakce aniontů se stříbrnými ionty činidlo: vodný roztok AgNO3 prostředí neutrální → bílé sraženiny AgCl, AgCN, AgSCN, Ag4[Fe(CN)6], AgBO2, Ag2SO3 → bílá sraženina Ag2S2O3 vzniká až s přebytkem srážedla a postupně tmavne (vznik černého sulfidu) Ag2S2O3 + H2O → Ag2S + 2H+ + SO42→ nažloutlé až žluté sraženiny AgBr, AgI, Ag3PO4, Ag3AsO3, Ag2CO3, Ag2SiO3 → hnědočervené sraženiny Ag2CrO4, Ag3[Fe(CN)6] → černá sraženina Ag2S

10


Přednáška 1

Oxidačně redukční reakce aniontů • odbarvování roztoku manganistanu v kyselém prostředí redukčními činidly (siřičitan, thiosíran, sulfid, arsenitan, hexakyanoželeznatan, kyanid, jodid, bromid, dusitan, v silně kyselém prostředí i chlorid): 5 SO32- + 2 MnO4- + 6 H+ → 5 SO42- + 2 Mn2+ + 3 H2O 5 S2O32- + 8 MnO4- + 14 H+ → 10 SO42- + 8 Mn2+ + 7 H2O 5 S2- + 2 MnO4- + 16 H+ → 5 S + 2 Mn2+ + 8 H2O 10 I- + 2 MnO4- + 16 H+ → 5 I2 + 2 Mn2+ + 8 H2O 5NO2- + 2MnO4- + 6H+ → 5 NO3- + 2Mn2+ + 3H2O • odbarvování vodného roztoku jodu (a jodidu draselného) v neutrálním prostředí redukčními činidly (siřičitan, thiosíran, sulfid, arsenitan, hexakyanoželeznatan…) SO32- + I2 + H2O → SO42- + 2I- + 2H+ 2 S2O32- + I2 → S4O62- + 2I• vznik jodu z roztoku jodidu v kyselém prostředí účinkem oxidačních činidel (manganistan, chroman, dichroman, arseničnan, dusitan, chlorečnan, hexakyanoželezitan, v silně kyselém prostředí i dusičnan): Cr2O72- + 6 I- + 14 H+ → 3 I2 + 2 Cr3+ + 7 H2O AsO43- + 2I- + 2H+ → I2 + AsO33- + H2O 2 NO2- + 2I- + 4 H+ → I2 + 2 NO + 2 H2O

11


Přednáška 1

Analytické třídy aniontů Třída Vlastnosti aniontů I. srážejí se barnatým iontem, stříbrné soli mohou být ve vodě rozpustné i nerozpustné Ia Ba soli nerozpustné ve zřed. HCl Ib Ba soli rozpustné ve zřed. HCl ale nerozpustné ve zřed. CH3COOH Ic II. II a II b II c III.

Anionty

SO42-, SiF62-, SO32-, S2O32-, F-, CrO42-, Cr2O72-, C2O42Ba soli se rozpouštějí nebo rozkládají CO32-, SiO32-, ve zředěných kyselinách BO2-, PO43-, AsO43-, AsO33Ba soli jsou ve vodě rozpustné, srážejí se stříbrným iontem Ag soli nerozpustné v konc. NH3 I-, [Fe(CN)6]4-, SH-, S2-, Sx2Ag soli rozpustné v konc. NH3 ale Br-, SCNnerozpustné ve zředěném NH3 Ag soli rozpustné již ve zřed. NH3 Cl-, CN-, [Fe(CN)6]3nesrážejí se NO2-, NO3-, ClO3-, ClO4-, MnO4-

12

Základy analýzy potravin Přednáška 1

Recommend Documents