第5章 元素及官能团定量分析

滴定：H+ + H2BO3－
H3BO3
B：柯达尔法
1. 装置
K2SO4 和 CuSO4 的作用是什么? 提高溶液的沸点，加速对有机物的 分解。 CuSO4 起催化剂的作用。
微量定氮煮解及蒸馏装置
B：柯达尔法-操作步骤
① 称量样品 ② 煮解 ③ 蒸馏
④ 滴定 ⑤ 空白试验
⑥ 分析结果计算
V × C×14.01 N%＝——————×100 W V－盐酸体积（样品）ml W－试样重mg C－标液酸浓度mol/l
百度文库
一． C、H的测定

有机化合物在燃烧管内，在氧气流中燃烧分 解，其中
C H CO2 H2O
然后，再经过加热至500℃的AgMnO4氧化质使全 部定量氧化，分别以适量的吸收剂吸收，用重量 法称重。
•仪器装置
半微量法测定碳和氢的装置 1.氧气净化器 2.微动螺旋夹 3.流速计 4.吸收管 5.燃烧管 6.PbO2的加热 7.H2O吸收管 8.CO2吸收管 9.防护管 10.吸气装置
样品小舟 放入套管内 套管放入 燃烧管 燃烧管温度500±50℃ 氧气流速35－50ml/min 接上预先恒重的充 满氧气的两个吸收管
燃烧 8－10min
称重
5. 6.
吸收管称重：要求水吸收管从燃烧装置拆下到称重完毕恰好用10min完 成；称CO2必须恰好15min。 计算：
CO2质量×C原子量/CO2分子量×100 H2O质量×H原子量/H2O分子量×100 H%= 样品质量 样品质量
量，基本上是相同的。利用这个特点，加入过量 的碱性或酸性染料，使其和蛋白质形成不溶性盐 而沉淀析出，用分光光度计测定未反应的染料量， 推算出结合染料量而求得蛋白质的含量。本法常 用的一种染料为酸性橙 12 （ Acid Orange ，简写 AO -12 ）。因为染料与蛋白质的反应比较复杂， 因此不能用这种方法对来源不同的蛋白质进行比 较定量。
关于定氮的一个问题：
为什么说用凯氏定氮法测出的蛋白质只能称作粗
蛋白？
在食品和生物材料中可能包括有非蛋白质氮的化
合物，例如：核酸、生物碱、卟啉、含氮色素等， 用凯氏定氮法测定总氮量，然后乘以蛋白质换算 系数，就是蛋白质的含量。用此法测定出来的总 氮量，还包括非蛋白质的含氮部分，所以，只能 称作粗蛋白。
B. 柯达尔法 1. 原理：
样品中的含氮有机化合物，经浓硫酸加热消化，有 机质被破坏，其中的 C 和 H 变为 CO2 和 H2O 逸出， 而 NH3 则与 H2SO4 结合生成 (NH4)2SO4 或者 NH4HSO4留在溶液中。 CuSO4 K2SO4 NH4HSO4 + CO2 + H2O + ……
Fig: Apparatus for the estimating carbon and hydrogen
http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iii/organic-compounds/quantitative-analysis.php
定氮方法：杜马法、柯达尔法等
A：杜马法-测定原理
含氮有机物
CO2气流中 CuO
N2
+ H2O + Cu
杜马法多用于有机分析，很少用于食品分 析，用杜马法测总有机氮时，对卟啉类、 嘧啶类、长链脂肪酸的酰胺类均可产生误 差，往往使测定的氮值偏低。
Fig: Apparatus for the estimation of nitrogen by Dumas' method
以每一次含有样品的试液的滴定值减去由试剂所 做两次空白试验的平均值，即为样品所消耗酸液 的数值。
目的：
1. 去除系统内外带入的N的影响
2. 蒸馏时会有一部分碱液比水蒸气带入到硼酸溶
液中去，使之对滴定产生一定的影响。
定氮的其他方法
染料结合法： 凡是来源相同的蛋白质，其碱性或酸性 AA 的含
第五章 元素及官能团定量分析
第一节 元素定量分析 第二节 官能团定量分析 第三节 物质含量分析
第一节 元素定量分析
元素定量分析是研究有机化合物的最基本的步骤
之一。 目的：测定未知物中各种元素的百分含量。 通常测定的元素有C、H、N、X、S、P等。 由元素的百分含量可以求得该化合物中各元素的 组成比，从而得出实验式，继而由所测的分子量 求出分子式。
碳氢分析仪（CH）
B：柯达尔法
柯达尔(Kjeldahl )法，又叫凯氏定氮法。 凯氏定氮法是测总有机氮的一个准确、简便的方法之一， 可用于所有的动植物食品的分析，国内外应用较为普遍， 迄今被作为法定的标准检验方法。根据所测样品中蛋白质 含量的不同，凯氏定 N 法又分为常量凯氏定 N 和微量凯 氏定 N ，二者的不同在于： （ 1 ）样品用量和试剂用量不同：微量凯氏定 N 比常量 凯氏定 N 的样品用量和试剂用量少 （ 2 ）装置不同：微量凯氏定 N 另有一套适合于微量测 定的仪器装置。
消化：含N有机物 ＋ H2SO4(浓)
将溶液中的NH3碱化，游离，然后蒸出。 碱化：NH4HSO4 + 2 NaOH NH3 + NaSO4 + 2 H2O
放出的 NH3 用硼酸吸收（以混合指示剂指示终点） 吸收：NH3 + H3BO3 NH4+ + H2BO3－ 用 H2SO4 或 HCI 标准溶液滴定，呈淡紫红色为终点， 这样可计算出总氮量，进而计算出蛋白质的含量。
操作演示 D 操作演示 E
操作演示 F 操作演示 G
•柯达尔法称量样品
固体：以微量管称量，倒入干燥的煮解瓶，防止粘在瓶壁 上。 液样：
不挥发、不吸湿的糊浆状液体：在小瓷舟或小 玻璃皿中称量后，将装有样品的容器一同投入 柯氏烧瓶； 挥发性液体：在毛细管中称量，投入煮解瓶。
称样方式：
常量称样：0.15－0.20g 半微量称样：20－50mg 微量称样：3－5mg
C%=
二. N的测定
定 N 的一个目的就是测定样品中蛋白质的含量。利用以下方法测出总 氮 量 ， 然 后 乘 以 蛋 白 质 换 算 系 数 得 出 蛋 白 质 含 量 。
这个系数决定于物质中存在的蛋白质的含 N 量。对于任何蛋白质来说， 各种元素的含量大体上是一定的，因为构成蛋白质的氨基酸种类基本 相似，只是排列不同而已。在蛋白质中， C 约占 50% ，H 约占 7% ， O 约占 22% ， N 约占 16% ， S 约占 2% 。所以，一般常用的蛋白质 的换算系数为 100/16 ＝ 6.25 ，即一份 N 素相当于 6.25 份蛋白质。 蛋白质的含 N 量一般为 15~17.6% ，一般常用的蛋白质的换算系数为 6.25 （即蛋白质的含 N 量为 16% ），例如：鸡蛋、肉类、青豆、玉米 等食品的换算系数即为 6.25 。牛奶及奶制品为 6.38 。
•柯达尔法蒸馏
① ② ③
④ ⑤
⑥ ⑦ ⑧
烧瓶中加2/3的蒸馏水、沸石、1~2d 浓硫酸； 加热，令水沸腾，水蒸气流遍全部仪器5－10min——洗 去杂质； 锥形瓶（150ml）：10ml饱和硼酸（4％）溶液、4d溴甲 酚绿＋甲基红（10:4）指示剂； 冷凝管中通冷水，末端浸入锥形瓶液面以下； 自蒸馏瓶上端漏斗中加入煮解液，用1－2ml蒸馏水淋洗 煮解瓶两遍——使煮解液全部移入蒸馏瓶； 自漏斗中加入10ml 40％NaOH溶液，关闭漏斗； 收集约30ml蒸馏液时，降低锥形瓶，是冷凝管末端脱离 液面，在收集10ml； 用少量蒸馏水冲洗冷凝管末端使洗液流入锥形瓶中。蒸 馏完毕。
定氮的其他方法
酚试剂法：
包括两步反应：
（ 1 ）在碱性条件下，蛋白质与铜作用生成蛋白质-铜的红 紫色络合物 （ 2 ）此络合物将酚试剂（磷钼酸、磷钨酸的混合液）还 原，产生深蓝色（磷钼兰、磷钨兰的混合液），颜色的深 浅与蛋白质的含量成正比，从而可计算出蛋白质的含量。 这种方法操作简便，灵敏度比双缩脲法高 100 倍，在生化 研究中常使用这种方法。
三．
卤素、硫、磷的测定
方法：三角接触燃烧法
原理：样品在充满O2的三角瓶中，以铂金丝为催化
剂燃烧分解。分解产物再用适当的溶吸收。样品中 的X、S 、P、B等分别形成X－、SO42－、PO43－、 BO3－而溶于吸收液中，然后根据各元素的特点采 用适当的方法测定其含量。
反应时间：1－2min可分解完毕。全部分析时间最
定氮的其他方法
双缩脲（试剂）法： 双缩脲在碱性环境中，能与
CuSO4 结合生成红紫色的络 合物，此反应称为双缩脲反 应。蛋白质分子中含有肽键， 与双缩脲结构中的亚酰胺键 相似，故能呈此反应。这种 方法操作简便迅速，但灵敏 度较差，适用于精度要求不 太高的蛋白质含量的测定。
两个氨基酸缩水形成肽键
柯达尔法滴定
0.025mol/l标准盐酸，用10ml微量滴定管滴
定收集的蒸馏液。终点时溶液由蓝色变为 灰色。
甲基红－溴甲酚绿混合指示液: 取0.02g甲基红,0.1g溴甲酚绿溶于100ml的乙醇中， 摇匀，即得. 变色范围 pH4.6～5.0（酒红→绿）。
柯达尔法空白试验
用完全相同的手续与试剂用量进行两次空白试验，
② ③ ④ ⑤ ⑥
⑦ ⑧ ⑨ ⑩
•分析步骤
1. 2.
若前后两次吸收管的 重量差值在0.1－ 仪器安装及检查：按装置图装好仪器，完后检查是否漏气。 0.05mg时，即认为空 空白测定：检漏完毕后作空白实验。将燃烧炉升温至 500±50℃，氧气 白的值已趋于稳定。
3. 4.
流调至30－40ml/min，装上已平衡好的吸收管，空烧15－20min，称重 吸收管。 样品称取：样品放于小铂舟中称重，然后连同铂舟一起，放于燃烧管中。 赶走系统 距管口 中的空气 样品燃烧： 5－7cm
•柯达尔法煮解
① 煮解瓶中加K2SO4－CuSO4（1:3）约15mg， 浓硫酸2ml； ② 通风橱中加热使浓硫酸缓缓沸腾； ③ 反应物：焦黑黄色淡蓝绿或几乎无色； ④ 继续煮解30min，冷却； ⑤ 加3ml蒸馏水，冷却。
若加热半小时后，反应仍为深色，可将其冷却， 加3～4d 30％ H2O2，继续加热至无色。
各部件作用：
① 上部的精制管盛满AgMnO4分解产物，以分解除去N2及各种氮化 物；下部为冷却肼，冷却O2。 调节流速计； 指示流速至30～40ml/min 一侧装有MgClO4以吸收O2气流中的水蒸气；另一侧装有CaO以 吸收氧气流中的CO2。 两灯维持样品燃烧温度在500℃左右，样品放于两灯之间。 维持靠吸收管部位的温度不低于150 ℃，以便把水汽全部赶入水 吸收管。 盛有无水MgClO4，用来定量吸收气流中的水分。 定量吸收CO2。 装水MgClO4，防止吸气装置中的湿气进入吸收管或燃烧管。 减低气体通过吸收装置时所受到的阻力，使吸收管中的压力大 致与大气压相同，以免气体从各处街头处的橡皮管上逃出，或 当管内的压力太小时，防止空气中的水蒸汽从这种地方滲入。
短只需5－10min，较复杂的样品有30min也已足够。