0,00023 – Температурный коэффициент показателя преломления.

Содержание в меде воды в процентах вычисляют по формуле:

W = 400 (1,538 – η²⁰_д),

где: 400 и 1,538 – постоянные коэффициенты.

Допустимые расхождения между результатами контрольных испытаний не должны превышать 0,1%.

Работа 7. Определение качества растительных жиров и олифы

Показатель преломления, наряду с другими физико-химическими показателями, может служить для определения степени окисленности жира, что позволяет судить о его качестве. При наличии оксигруппы показатель преломления возрастает.

Пробу исследуемого жира после длительного хранения хорошо перемешивают и фильтруют через складчатый фильтр. На призму рефрактометра наносят 2-3 капли масла и измеряют показатель преломления. Если показатель преломления определяли при температуре, отличной от 20⁰ С, то его приводят к 20⁰ С по формуле:

η²⁰_д= η^t д+0,00035 (t-20),

где: η²⁰_д- показатель преломления при 20⁰С;

η^t д – показатель преломления при температуре опыта;

t - температура опыта,⁰С;

0,00035 – Температурный коэффициент показателя преломления свежего жира.

Сопоставьте величины показателей преломления двух жиров и сделайте соответствующий вывод.

Работа 8. Определение процентного содержания белка в молоке.

Показатель преломления П_д молока состоит из суммы П_д воды и П_д растворенных в ней белков, молочного сахара, азотистых небелковых веществ и солей.

Азотистые небелковые вещества, молочный сахар и соли находятся в молоке в виде истинного раствора, белки – в виде коллоидного.

Жир в молоке находится в виде эмульсии и на суммарный показатель преломления не влияет.

Содержание белков (сумму казеина, альбумина, глобулина) в молоке определяют по разности показателей по шкале «БЕЛОК» молока и без белковой сыворотки при одинаковых условиях производимых измерений.

Для получения без белковой сыворотки отмерить пипеткой в пробирку (или флакон) 5 мл исследуемого молока и добавить в нее 5-6 капель 4% раствора хлористого кальция. (40 г. CaCl₂ в одном литре дистиллированной воды).

Пробирку закрыть пробкой и слегка взболтать содержимое. Одновременно приготовить две или три параллельных пробы (пробирку или флаконы должны быть пронумерованы).

Пробирки (или флаконы) поместить в бачок, налить в него воду до половины высоты пробирок (или флаконов), закрыть крышкой.

Воду в бачке кипятить в течение 10 мин. Затем горячую воду заменить холодной. Пробирки (или флаконы) охладить в течение двух минут.

Пробирки (или флаконы) вынуть из бачка, встряхнуть так, чтобы сгусток разрушился, и выделившаяся сыворотка смешалась с конденсатом.

Сыворотку для анализа отбирать стеклянной трубкой с оплавленным концом или пипеткой через ватный тампон. Сняв тампон, нанести одну или две капли сыворотки на измерительную призму и плавно закрыть ее осветительной.

Наблюдая в окуляр, убрать окрашенность границы светотени. Для улучшения резкости границы измерение необходимо производить через 0,5÷1 мин. Т.е. за это время из пробы удаляется воздух и лучше смачивается поверхность осветительной призмы.

По шкале «БЕЛОК» снять показания для сыворотки. Измерение следует повторить три или четыре раза и подсчитать среднеарифметическое значение Б_с.

Удалив сыворотку с обеих призм, их тщательно промывают водой и вытирают чистой салфеткой или ватой.

Затем 1-2 капли исследуемого молока нанести на измерительную призму. Провести измерения по шкале «БЕЛОК» в таком же порядке, как на сыворотке. Так как резкость границы у молока несколько хуже, чем у сыворотки и воды, измерения следует повторить четыре или пять раз и подсчитать среднеарифметическое значение Б_м.

Содержание белков в молоке определяют по формуле:

Б_мол.%=Б_м-Б_с

Общий белок (белки и небелковые азотистые вещества) определяют по формуле:

Б_о.б.%=(Б_м-Б_с) ·1,0855

По шкале «БЕЛОК» также можно определить содержание казеина, сывороточных белков (альбумин и глобулин) в молоке.

Содержание казеина в молоке определяют по формуле:

К%=(Б_м-Б_к.с.) · 1,012, где Б_к.с – показание на шкале «БЕЛОК» для бесказеиновой сыворотки.

Для получения бесказеиновой сыворотки в пробирку (или флакон) с молоком (5 мл) добавить десять капель 10% раствора уксусной кислоты.

Содержание сывороточных белков определяют по формуле:

СБ%=Б_м-К.

Работа 9. Измерение температуры воды.

Для измерения температуры воды с помощью прибора «ЭКОТЕСТ – 2000» кнопками «←» и «→» установите режим «Термометр».

На дисплее прибора появится надпись:

Выбор режима ← →

Термометр

Нажмите кнопку «Изм». На дисплее появится результат измерения температуры воды и отсчет времени измерения, например,

Термометр 0:02

20,46⁰С

Отметьте в лабораторном журнале установившееся значение температуры.

Выход из режима измерений осуществляется нажатием кнопки «ОТМ».

Лабораторная работа № 4

Поляриметрия.

Цель работы: овладеть методом поляриметрического анализа для качественного и количественного определения оптически активных веществ в потребительских товарах.

Необходимые реактивы, лабораторная посуда: стеклянные палочки, мерные стаканы (100 мл), колбы мерные (100 мл), колбы конические (100 мл), сульфат цинка (0,5 Н), NaOH (1Н), дистиллированная вода, набор углеводов.

Приборы: сахариметр СУ-3, водяная баня, весы технические, электрическая плитка.

Поляриметрией называют метод, основанный на определении оптического вращения. Оптическое вращение – вращение плоскости поляризации света раствором оптически активного вещества. Оптическому вращению подвергается поляризованный свет. Поляризованный свет отличается тем, что колебания световых волн в нем происходят только в одной плоскости, а в неполяризованном – во всех плоскостях. Плоскость, в которой происходят колебания волн поляризованного света, называют плоскостью поляризации. Отклонение плоскости поляризации в угловых градусах называют углом вращения плоскости поляризации. Угол вращения зависит от природы вещества, его концентрации, толщины слоя, длины волны, температуры. При измерении угла вращения одного и того же вещества в специальных кюветах при постоянной температуре его значение зависит только от концентрации.

Способность вещества вращать плоскость поляризации характеризуют удельным вращением – вращением плоскости поляризации в правую или левую сторону, происходящим при прохождении поляризованного света через слой раствора в 1 дм., имеющего концентрацию 1 г/см³ (кг/дм³). Удельное вращение обозначают [α_Д²⁰], индекс Д указывает на используемую при измерениях длину волны света линии Д в спектре натриевой лампы, а индекс 20 обозначает температуру раствора, обычно равную 20⁰С и обозначают [α]_Д²⁰.

Правое удельное вращение обозначают знаком «+», левое – знаком

«-».

Удельное вращение определяют по формуле:

Для жидкости: [α]_Д²⁰ = α/ ι*ρ

Для растворов: [α]_Д²⁰ = α*100/ с* ι,

где α – угол вращения, град.;

ι – толщина слоя жидкости, дм;

с – концентрация р-ра, %;

ρ – плотность жидкости, кг/дм³.

Измерение угла вращения проводят на специальных приборах – поляриметрах. Удельное вращение является константой, используемой для идентификации веществ.

Таблица 1

Значения удельного вращения [α]_Д²⁰ некоторых веществ в воде

Вещество	[α]Д20	Вещество	[α]Д20
Глюкоза	+53,1	Молочный сахар	+53,5
Сахароза	+66,4	Миндальная кислота	+156,0
Фруктоза	-93,0	Никотин	-164,0
Аскораиновая кислота	+23,0

Расчет концентрации оптически активных веществ в растворе, если известно, его удельное вращение, производят по формуле:

С = а· 100/[а]_Д²⁰ ·1,

где: а – угол вращения, град.;

1. толщина слоя жидкости, дм; С- концентрация р-ра, %;

[а]_Д²⁰- удельное вращение, град.

Поляриметрию применяют для определения концентрации оптически

активных веществ, их идентификации и обнаружения фальсификации продовольственных товаров.

Порядок работы на поляриметре

1.Установка нуль-пункта.

Закрыть крышку кюветного отделения без установки в нем кюветы.

Уровнять яркость сравнения вращением рукоятки клинового компенсатора.

Если нулевое деление нониуса не совмещается с нулевым делением шкалы, обратится к преподавателю.

Повторить уравнение яркостей полей сравнения, при этом нулевое деление нониуса должно совместиться с нулевым делением шкалы порядка шести раз.

2.Установка кювет.

При установке кювет следует:

- поместить кювету с раствором в кюветное отделение;

- установить кювету, вращая ее вокруг оси, в такое положение, чтобы линия раздела полей сравнения делила поля сравнения на две равные части.

3.Проведение измерения.

Уравнять яркость полей сравнения вращением рукоятки клинового компенсатора.

Произвести отсчет показателей по шкале и нониусу.

Повторить уравнение яркостей полей сравнения и отсчет по шкале и нониусу не менее шести раз.

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. Идентификация оптически активного вещества.

Идентификация вещества основана на определении удельного вращения плоскости поляризации плоско поляризованного света растворов одинаковой концентрации и сравнении их с удельным вращением анализируемого раствора.

Готовят стандартные растворы оптически активных веществ с концентрацией 0,05 г/мл в мерной колбе вместимостью 100мл. Анализируемое вещество переводят в раствор с концентрацией 0,05 г/мл. Устанавливают нулевую точку прибора. Измеряют угол вращения для каждого раствора, включая анализируемый. Рассчитывают значение удельного вращения плоскости поляризации для всех известных имеющихся в наличии оптически активных веществ, сравнивают с анализируемым образцом, тем самым устанавливают его природу.

Задание 2. Определение содержания оптически активного вещества в исследуемых растворах с учетом влажности или плотности.

Необходимо определить содержание сахарозы в сахаре в пересчете на сухое вещество.

А. С учетом влажности. Взять навеску сухого вещества (сахар) и определить содержание влаги в %, если это неизвестно. Далее берут навеску сухого исследуемого вещества 26,26 г с точностью до 0,01 г и растворяют в мерной колбе на 100 мл дистиллированной водой. Полученным раствором заполняют кювету, которую подвергают поляризации. Снимают не менее 3-х показателей и рассчитывают среднее.

Расчет производят по формуле:

С=(Р₂₀∙ 100)/(100 – В),

где: С – концентрация вещества, %;

Р – массовая доля сахарозы, %;

В – влажность вещества (продукта), %.

Массовую долю сахарозы (Р₂₀) вычисляют по формуле:

Р=α_t (1+0,000611·(t-20)),

где: α_t- среднее арифметическое отсчетов по шкале поляриметра,⁰С;

t- температура р-ра при опыте, ⁰С.

В. С учетом плотности. Берут навеску сухого вещества 26,26 г с точностью до 0,01 г., растворяют в мерной колбе на 100 мл дистиллированной водой. Определяют плотность раствора ареометром. Заполняют поляриметрическую трубку исследуемым раствором и подвергают поляризации. Снимают показания не менее 3-х раз, рассчитывают среднее.

Расчет производят по формуле:

С= 0,26 / р,

где р – относительная плотность (при длине кюветы 200,00 мм), кг/м³.

Задание 3. Определение массовой доли сахарозы в кондитерских изделиях в мерную колбу на 100 мл.

1. 6,5 г исследуемого образца (шоколада, конфет, глазури и т.д.) поместить в мерную колбу на 100 мл.

2. Добавить к навеске образца 50 мл дистиллированной воды (60-70⁰С).

3. Колбу поместить на водяную баню на 15 минут.

4. После этого в колбу добавить 20 мл гидрокиси натрия и 20 мл сульфата цинка.

5. Колбу с содержимым охладить до 20⁰С.

6. Довести до метки дистиллированной водой и профильтровать.

7. Полученный фильтрат (прозрачный, без осадка) помещают в кювету (2 дм) для сахариметра.

8. Кювету помещают в кюветный отсек сахариметра и определяют по шкале угол вращения плоскости поляризации.

9. Рассчитывают массовую долю сахарозы в образце по формуле:

С = 4· α · К,

где α – угол вращения плоскости поляризации, град.;

К – поправочный коэффициент (для натурального шоколада К=0,99);

4 – поправка на нормальную навеску сахарозы.

Лабораторная работа 5.

Фотоколориметрия

Цель работы: овладеть методом фото колориметрии и научиться применять его на практике для оценки качества потребительских товаров.

Необходимые реактивы, лабораторная посуда: стеклянные палочки, мерные стаканы (100 мл), колбы мерные (50 мл), аскорбиновая кислота, дистиллированная вода.

Приборы: Фотоколориметр КФК-3, весы аналитические.

В фото колориметрии измерения интенсивности световых потоков проводят с помощью фотоэлементов.

Фотоколориметрический анализ отличается достаточно высокой чувствительностью до 1 · 10^-12 моль/л, воспроизводим остью, избирательностью, простотой выполнения, дешевизной аппаратуры, благодаря чему получил широкое распространение.

На пути светового потока в фотоколориметрах ставятся светофильтры, которые пропускают определенную часть спектра. Светофильтры имеют узкую полосу пропускания и применяются для выделения области спектра, максимально поглощаемой веществом. Этим уменьшаются ошибки и повышается избирательность определений. Светофильтры подбирают опытным путем или по табличным данным.

Кюветы, применяемые в фотоколориметрии, готовят из кварца или специальных сортов стекла, они имеют определенную толщину, которая учитывается при расчетах.

Определение концентрации растворов на фотоколориметрах проводят обычно с помощью калибровочного графика, методом добавок, методом сравнения, реже другими методами.

Измерение оптической плотности растворов проводят на фотометре электрическом марки КФК-3.

Он предназначен для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности прозрачных жидкостных растворов, скорости изменения оптической плотности, концентрации вещества в растворе. Спектральный диапазон работы фотометра от 315 до 990 нм. Пределы измерения: а) коэффициента пропускания – 0,1 – 100%; б) оптической плотности 0-3.

Источник излучения лампа галогенная. Приемник излучения – фотодиод. Рабочая длина кювет 10,20,30 мм, объем кювет соответственно 5,9,14 мл. Микропроцессорная система обеспечивает выполнение семи задач:

нуль – измерение и учет сигнала при неосвещаемом фотоприемнике4

Г – градуировка фотометра;

Е – измерение оптической плотности;

П – измерение коэффициента пропускания;

С – измерение концентрации;

А – измерение скорости изменения оптической плотности;

F – ввод коэффициента факторизации.

Принцип действия фотометра основан на сравнении светового потока Ф₀, прошедшего через растворитель или контрольный раствор и, светового потока Ф, прошедшего через исследуемую среду.

Световые потоки Ф₀ и Ф фотоприемником преобразуются в электрические сигналы, которые обрабатываются микро-ЭВМ фотометра и представляются на цифровом табло в виде коэффициента пропускания, оптической плотности, концентрации.

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. Определение содержания витамина С (аскорбиновой кислоты) в продуктах методом добавок.

1. Готовят раствор стандартной добавки с известной

концентрацией. Ампулу с 5%-ным раствором витамина С объемом 1 мл переносят в мерный цилиндр известного объема (например 10мл). Доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают. Рассчитывают концентрацию раствора стандартной добавки по формуле вида:

С_ст.доб.=С_ст. · V_ст. / V_{цилиндра},

где: С_ст. – концентрация стандартного раствора витамина С, мг/%;

V_ст - объем витамина С взятого для приготовления стандартного раствора добавки, мл;

V_{цилиндра} - объем цилиндра, в котором готовят раствор стандартной добавки, мл.

2. При необходимости экстрагируют витамин С из продукта

теплой дистиллированной водой. Водный раствор (экстракт) исследуемого объекта заливают в кювету и помещают в кюветную камеру фотоколориметра (КФК-3 или ФЭК-56М).

3. Подбирают необходимую длину волны для проведения

определения. Для этого снимают значения оптической плотности при разных светофильтрах при работе ФЭКе или при разных значениях длины волны при работе на КФКе в его рабочем диапазоне, начиная с min и заканчивая max, изменяя длину волны на величину выбранного шага (5, 10, 15 или 20 нм).

4. Выбирают светофильтр или длину волны, при которых

значение оптической плотности максимально.

5. Максимальное значение оптической плотности исследуемого

раствора записывают.

6. Исследуемый раствор заливают в три пробирки по 5 мл, и в

них вносят 2, 3 и 5 мл (или другие удобные для определения объемы) раствора стандартной добавки и рассчитывают концентрацию витамина С после разбавления в исследуемом растворе по формуле:

С_{i доб.}= С_{ст. доб.} · V_доб./V_доб.+V_иссл.,

где С_ст.доб. – концентрация взятого стандартного раствора добавки витамина С, мг%;

V_доб. – объем взятого ратвора стандартной добавки, мл;

V_иссл. – объем исследуемого раствора, в который вводится раствор стандартной добавки, мл.

7. Последовательно снимают значения оптической плотности

у исследуемого раствора с разным объемом внесенного раствора стандартной добавки. Значение оптической плотности записывают в таблицу 2.

8. Рассчитывают содержание витамина С в исследуемом

растворе при разных объемах внесенного раствора стандартной добавки по формуле:

С_х,I=Е_иссл. · С_i,доб. / Е_{иссл.+i,доб.} - Е_иссл.,

где: Е_иссл. – оптическая плотность исследуемого раствора;

С_i,доб – концентрация раствора стандартной добавки после разбавления в исследуемом растворе, %;

Е_{иссл.+i,доб} – оптическая плотность исследуемого раствора с добавкой стандартного раствора.

9. Рассчитывают среднее по полученным результатам С_х,I и

делают вывод.

Таблица 2

Значения оптической плотности

Еиссл.	Еиссл.+доб.1	Еиссл.+доб.2	Еиссл.+доб.3
Продолжение таблицы 2
	Сх доб. 1	Сх доб. 2	Сх доб. 3
	Свит. с доб. 1	Свит. с доб. 2	Свит. с доб. 3

Задание 2. Определение содержания красителя в растворе методом стандартов.

1.Готовят несколько стандартных растворов красителя. Для

этого берут навеску красителя с точностью минимум три знака после запятой и переносят в мерную колбу с известным объемом. Рассчитывают концентрацию стандартного раствора.

2.Каждый полученный стандартный раствор наливают в кювету

и снимают значения оптической плотности несколько раз. Определяют средние значения оптической плотности приготовленных стандартных растворов.

3.В эту же кювету наливают исследуемый раствор, снимают

несколько раз значение оптической плотности и рассчитывают среднее значение.

4.Рассчитывают концентрацию красителя в исследуемом

растворе по формуле:

С_х,I= С_ст.I · Е_иссл. /Е_ст.I,

где: С_ст.i – концентрация I-го стандарта, %;

Е_иссл. – среднее значение оптической плотности исследуемого раствора;

Е_ст.i – средняя оптическая плотность i-го стандарта.

5.В зависимости от числа стандартных растворов рассчитывают

несколько значений концентраций исследуемого раствора и берут среднее арифметическое (С_х).

Задание 3. Определение содержания каротиноидов, хлорофиллов и феофитинов в растительных маслах.

1.Снять оптическую плотность (D) масла на фотоколориметре в

интервале 400-500 нм (толщина слоя масла в кювете 1 см; шаг длины волны – 10 нм).

2.Построить график зависимости оптической плотности (D) от

длины волны (λ). По оси Хорошо откладывают длины волн, а по оси Y – оптическую плотность масла.

3.Определить максимальное значение оптической плотности

масла (Dмах).

4.Вычислить содержание каротиноидов в граммах в 100 мл

масла в пересчете на β-каротин по формуле:

Х = а · Dмах / 10d · К,

где Dмах – максимальное значение оптической плотности;

d – толщина слоя, см;

К – 250 – коэффициент поглощения чистого β-каротина;

А – разведение (для чистого масла а = 1).

5.Сине-зеленый хлорофилл а (С₅₅Н₇₂О₅N₄Mg) и желто-зеленый

хлорофилл b (С₅₅Н₇₂О₆N₄Mg) находятся в соотношении Ха:Хв = 3:1. При действии низкомолекулярных органических кислот атом магния в хлорофилле замещается на два атома водорода. Полученные продукты распада хлорофилла называются феофетин а и b.

Чтобы определить их концентрации в растительном масле, необходимо снять оптическую плотность (D) растительного масла при аналитических длинах волн, характерных для поглощения излучения этими веществами в видимой области спектра:

Ха=663,8 нм; Хb=645,5 нм; Фа=668,0 нм; Фb=665,8 нм.

6.Вычислить содержание вышеуказанных веществ в 1 г масла в

микро граммах:

Ха= 0,38 D645,5 – 23,76 D655,8 + 72,50 D633,8 – 52,34 D6684

Хb= 34.75 D645,5 – 28,83 D655,8 + 18.20 D633,8 – 9,33 D668;

Фа= 3,96 D645,5 – 0,12D655,8 + 59,46 D633,8 + 67,00 D668;

Фb= -40,52 D645,5 + 92,71 D655,8 – 81,78 D633,8 + 38,10 D668

Лабораторная работа 6.

Спектрометрия

Цель работы: научиться применять спектральные методы

анализа в видимой и ультрафиолетовой областях для оценки качества потребительских товаров.

Необходимые реактивы, лабораторная посуда: стеклянные палочки, мерные стаканы (100 мл), колбы мерные (50 мл), воронка делительная, пробирки, ступки фарфоровые, пипетки мерные 10 мл, дистиллированная вода, хлороформ.

Приборы: спектрофотометр СФ-26, весы аналитические, плитка электрическая.

Для спектрофотометрических измерений в ультрафиолетовой (УФ) и видимой (В) областях применяются два типа приборов – не регистрирующие и регистрирующие спектрофотометры. На неригистрирующих спектрофотометрах результат наблюдают на шкале прибора визуально.

При работе на спектрофотометре в кюветную камеру помещают кювету с раствором сравнения и кювету с раствором вещества. Устанавливают нужную длину волны. Сначала в световой поток помещают кювету с раствором сравнения и устанавливают нуль на измерительном приборе. Затем в световой поток помещают кювету с анализируемом раствором и с помощью от счетного потенциометра приводят измерительный прибор к нулю. Со шкалы от счетного потенциометра снимают показания поглощения излучения веществом.

Расчет концентраций веществ по данным поглощения, полученным на спектрофотометре, производят с помощью калибровочных графиков, методом стандартов, методом добавок или расчетным путем по закону БУГЕРА (если известна величина молярного или удельного поглощения).

При расчете по закону БУГЕРА применяют следующие формулы:

если известна величина удельного поглощения Е:

С = А · Р/а · Е · ι,

если известна величина молярного поглощения е:

С = А · Р · М/а · е · ι ·10,

где М – молярная масса вещества;

Р – коэффициент разведения;

ι – ширина кюветы;

а – масса навески, кг.

Электронные спектры выражают в виде графической зависимости оптической плотности (А), или пропускания (Т), или молярного коэффициента поглощения (е) от длины волны поглощения света (?).

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. Определение массовой доли кофеина в пищевых продуктах.

Вариант а.

1. Готовят ряд растворов кофеина в хлороформе с

концентрацией в интервале от 2^*10 – 6^*10 г/л.

2. Измеряют оптическую плотность полученных растворов в

максимуме поглощения кофеина при 250 нм и строят калибровочную кривую в координатах А (оптическая плотность)/С (концентрация вещества), г/л.

3. Извлекают кофеин хлороформом из водного экстракта чая или

кофе.

4. Измеряют оптическую плотность полученного хлороформного

экстракта при длине волны равной 275 нм.

5. Находят концентрацию кофеина по калибровочной кривой А/С в г/л.

Вариант в.

1.Готовят стандартные растворы кофеина с известной

концентрацией, которые используют в качестве стандартных добавок.

Концентрацию стандартных растворов используют в качестве добавок и рассчитывают по формуле:

С_ст.доб = С_ст. · U_ст.· / U_колбы ,

где С_ст. – концентрация стандартного раствора кофеина, г/л.

U_ст – объем добавленного стандартного раствора кофеина для получения стандартной добавки, мл.

U_колбы – объем колбы, в которой получают стандартную добавку, мл.

2.Извлекают кофеин хлороформом из водного экстракта продукта

3.Измеряют оптическую плотность полученного хлороформного

экстракта при длине волны равной 275 нм.

4.Измеряют оптическую плотность стандартного раствора при

длине волны равной 275 нм.

5.Вводят к 20 мл анализируемого раствора последовательно 5 мл,

7,5 мл и 10 мл стандартного раствора добавки.

6.Рассчитывают концентрацию стандартного раствора кофеина

после введения в анализируемый раствор (экстракт) по формуле:

С = С_ст.доб. · U_доб./U_общ.,

где С_ст.доб - концентрация раствора стандартной добавки, г/л;

U_доб. – объем раствора стандартной добавки, введенной а анализируемый экстракт, мл;

U_общ. – общий объем анализируемого экстракта и добавленного раствора стандартной добавки,мл.

7.Рассчитывают концентрацию кофеина в анализируемом

растворе по формуле:

С_х = А_иссл. · С_доб./А_{иссл. + доб.} – А_иссл..

где: С_доб. - концентрация стандартного раствора кофеина после разбавления его в анализируемом экстракте;

А_иссл - оптическая плотность анализируемого раствора;

А_{иссл. + доб} – оптическая плотность анализируемого раствора с введенной в него стандартной добавкой.

8.Рассчитывают столько значений С_х, сколько было сделано добавок, а затем считают среднее значение С_х.

Задание 2. Построение спектральных кривых.

1.Настраивают прибор. Устанавливают необходимую

минимальную длину волны.

2.В кюветную камеру помещают кювету с анализируемым

раствором. Снимают значение оптической плотности (при необходимости значения коэффициента пропускания).

3.Меняют длину волны на величину необходимого шага (5, 10, 15,

20 и т.д.).

4.Снимают значения оптической плотности.

5.Полученные данные заносят в таблицу 3.

6.Строят спектральную кривую в координатах, оптическая

плотность (А) (или коэффициент пропускания (Т)) и длина волны (λ) (рис.2).

7.Определяют максимумы и минимумы построенной

спектральной кривой.

Таблица 3

№ п/п	Длина волны, нм	Значение оптической плотности	Коэффициент пропускания, %
1.	185
2.	190
3.	195
…..

Лабораторная работа 7.

ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Цель работы: освоить метод ИК-спектроскопии и научиться применять его на практике для контроля качества потребительских товаров.

Приборы: ИК – спектрофотометр (средняя ИК-область)

Инфракрасным излучением называют электромагнитные колебания с длинами волн от 0,75-200 мкм, область которых расположена между видимой частью спектра и микроволновым диапазоном радиочастот (табл 4). Различают ближнюю, среднюю и дальнюю ИК-области спектра.

Излучение характеризуется длиной волны (λ), 1 мкм=10^-6 или волновым числом (ν), равным числу длин волн, укладывающихся в 1 см и имеющим размерность см^-1. Длина волны связана с волновым числом следующим соотношением:

ν = 1/ λ · 10^-2

Таблица 4

Области и виды излучения

Ультрафиолетовое излучение	Видимое излучение	Инфракрасное излучение			Микроволновое излучение
		Ближняя область	Средняя область	Дальняя область
200 нм	400 нм	750 нм	2500 нм	25000 нм	200 мкм
50000 см-1	25000 см-1	13333 см-1	4000 см-1	400 см-1	50 см-1

Источником ИК-излучения является любое нагретое тело, но энергия, отдаваемая им в каждом спектральном диапазоне, зависит от характеристик излучения. Стандартным источником служит абсолютно черное тело.

Проходя через вещество, ИК-излучения ослабляется. Практически нет вещества, которое одинаково ослабляло бы излучение во всем ИК-диапазоне. Некоторые длины волн ослабляются особенно сильно, образуя полосы поглощения. Совокупность всех полос поглощения составляет спектр поглощения вещества. Спектр поглощения самым тесным образом связан с молекулярным строением вещества и является его очень тонкой и однозначной характеристикой.

Энергия, полученная молекулой, может быть потрачена на изменение или электронного состояния входящих в ее состав атомов, или колебательной и вращательной энергии молекулы.

Элементам каждой химической группы соответствуют определенные частоты колебаний, т.е. полосы поглощения в ИК-спектре. Эти полосы называются характеристическими. Зная характеристические полосы поглощения и спектр вещества, можно идентифицировать группы, входящие в состав вещества, а также само вещество (табл. 5).

Длина волны в максимуме поглощения (λ, мкм) либо волновое число (υ, см^-1) определяют положение полосы в спектре. Кроме того, каждая полоса в спектре характеризуется интенсивностью и полушириной (1/2). Интенсивность полосы характеризует концентрацию данных химических групп, поглощающих свет с волновым числом (υ), а также молекулярную структуру вещества. Наиболее важные и надежно интерпретируемые характеристические полосы поглощения располагаются в коротковолновой области спектра валентных колебаний молекулы от 4000 до 1500 см^-1.

Многочисленные ИК-спектры молекул обобщены в таблицы характеристических групповых частот, некоторое из них приведены в табл. 5.

Таблица 5

Группа	ОН	NH	SH	S=O	C=C	Трансизомеры	С=С	-СН3
Область поглощения, см-1	3670-3230	3500 3300	2590 2550	1725 1700	1680 1620	970-960	2100 2400	2975 2860

Наряду с качественным определением строения вещества ИК-спектроскопия дает возможность проводить и количественный анализ. Значение оптической плоьтности в максимуме поглощения, соответствующей изучаемой функциональной группе, определяется методом базовой линии. Базовой линией называют касательную к минимуму измеряемой полосы поглощения. Так, для полосы Т_х процент пропускания может быть рассчитан по формуле:

Т_х=(I_х / I₀) · 100%,

где I_х и I₀ – соответственно интенсивность падающего и прошедшего через кювету ИК-излучения, см.

Для расчета оптической плотности используют выражение:

А = -ιgТ = ιg (I₀ / I_х).

По вычислительному значению А определяют содержание функциональных групп в веществе. На практике обычно определяют отношение интенсивности монохроматического света, прошедшего через исследуемое вещество и раствор сравнения (растворитель). В качестве растворителей используют хлороформ, четыреххлористый углерод, сероуглерод, хлористый метилен, циклогексан, бензол. При этом используются два вида кювет: постоянной и переменной толщины. Окошки кювет изготавливаются из прозрачного для ИК-излучения материала: NaCl, КВr, СаF₂. Такие окошки очень гигроскопичны и боятся воды и водных растворов. Образцы твердых веществ готовят в виде паст, пленок, таблеток. Таблетки готовят растиранием порошка бромида калия с определенным количеством исследуемого вещества до образования однородной смеси с последующим вакуумированием и прессованием под давлением. Пасту готовят путем растирания вещества с вазелиновым маслом или с гексахлорбутадиеном.

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. Оценка степени окисленности липидов методом ИК-спектроскопии. Определение массы карбонильных групп в липидах ( на примере подсолнечного масла) по значениям оптической плотности в максимуме поглощения карбонила. Берут 2 образца подсолнечного масла (свежее и после длительного хранения) и снимают спектр в ИК-средней области (4000-400 см^-1). Максимум поглощения карбонильных соединений лежит в интервале 1650-1750 см^-1. Для расчета массовой доли карбонильных групп используют формулу:

Мсо=К · А₁₇₂₀/ι,

где: К =0,04333 – постоянный коэффициент;

А₁₇₂₀ = оптическая плотность образца в максимуме, отвечающей карбонильной группе;

ι = 0,016 см – толщина слоя образца.

Значение оптической плотности в максимуме поглощения, сооответсвующем карбонильным соединениям, определяется методом базовой линии.

Задание 2. Идентификация вещества по ИК – спектру и определение его структуры.

1.Снять на ИК-спектрофотометре ИК-спектр неизвестного

вещества;

2.Идентифицировать вещество, пользуясь сборниками и

альбомами готовых ИК-спектров.

3.Идентифицировать функциональные группы по

характеристическим полосам спектра, пользуясь специальными таблицами.

Лабораторная работа 8.

Хроматография.

Цель работы: Освоить метод хроматографического анализа

продовольственных товаров.

Приборы: Хроматограф «Цвет-500», весы аналитические.

Обозначения блоков на рис. 3.: 1.Источник газа-носителя (баллон); 2.Блок подготовки газов (поддержание постоянного давления на входе в колонку); 3.Блок управления (управление термостатами хроматографа и индикация текущих значений температур т расходов газов); 4.Испаритель (место ввода пробы); 5. Термостат колонок с термостатированной колонкой (разделение сложной смеси на индивидуальные компоненты); 6. Детектор (непрерывно измеряет и преобразует в электрический сигнал концентрацию компонентов на выходе их из хроматографической колонки); 7.Блок ионизационного детектирования (усилитель, преобразующий малый ток детектора в пропорциональное напряжение); 8.Регистрирующее устройство (самописец с диаграммной лентой – производит запись результатов хроматографического анализа); 9.Система автоматизации анализа (автоматическое управление узлами хроматографа и автоматическая обработка сигналов с детектора, выдача результатов анализа на печатающее устройство); 10. Устройство вывода информации.

Условия хроматографического анализа.

1.Хроматограф «Цвет-500»;

2.Детектор – ионизационно-пламенный;

3.Режим – изотермический;

4.Температура термостата колонок – 70⁰С;

5.Температура испарителя – 21⁰С;

6.Скорость потока газа –носителя (азот особой чистоты) – 30 см³/мин;

7.Скорость потока водорода – 30 см³/мин;

8.Скорость потока воздуха – 300 см³/мин;

9.Колонка стеклянная спиральная, заполненная насадкой – 3%

метил силиконового эластомера SЕ-30 на хроматоне N-SUPER, фракция 0,25-0,315 мм;

10. Шкала электрометра – 16*10¹⁰ см;

11. Количественная оценка – по абсолютной градуировке;

12. Скорость протяжки диаграммной ленты – 240 мм/ч.