四川农业大学第一届化学实验技能大赛

四川农业大学第一届化学实验技能大赛茶叶中无机元素（Fe、Al、Ca、Mg）的鉴定与测定一、前言茶叶的化学成分是由3.5-7.0% 的无机物和93～96.5%的有机物组成，茶叶中的无机矿质元素约有27种，包括磷、钾、硫、镁、锰、氟、铝、钙、钠、铁、铜、锌、硒等多种。

通过饮茶摄入的无机矿质元素能保持人体正常的糖代谢、有助于骨骼生长、维持体液平衡等。

此外茶叶中也含有一些对人体有害的元素,如铝、铅、镉等,并且其浸出率均可达到60%。

而过多的铝对人体的中枢神经系统、脑、肝、骨、肾、细胞、造血系统、人体免疫功能、胚胎等均有不良影响,铝可干扰孕妇体内的酸碱平衡,使卵巢萎缩,影响胎儿生长,并且影响机体磷、钙的代谢等二、摘要把茶叶加热灰化，某些元素形成易挥发物质逸出，其他元素留在灰烬中，用酸浸取，茶叶中无机离子进入溶液，所以可以从浸取液中鉴定测定Fe、Al、Ca、Mg元素，四种离子必须按一定条件进行鉴定和测定。

关键词：茶叶无机离子鉴定测定三、实验目的1、了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素的方法。

2、学会选择合适的化学分析方法。

3、掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方法和原理。

4、掌握分光光度法测茶叶中微量铁、铝的方法。

5、提高综合运用知识的能力。

四、实验原理茶叶主要由C，H，N和O等元素组成，其中含有Fe，Al，Ca，Mg等微量金属元素，需先进行“干灰化”。

“干灰化”即试样在空气中置于敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。

灰化后经酸溶解,即可进行逐级分析。

四种金属离子氢氧化物完全沉淀的PH值氢氧化物Ca（OH Mg(OH Fe(HO Al(HOPH值＞13 ＞11 4.1 5.2-9 而PH＞9时，两性物质Al(HO又开始溶解。

铁铝混合液中Fe3+离子对Al3+离子的鉴定有干扰。

利用Al3+离子的两性，加入过量的碱，使Al3+转化为离子留在溶液中，Fe3+则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。

钙镁混合液中，Ca2+离子和Mg2+的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。

铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下：Fe3+＋SC→血红色Al3+＋铝试剂＋→红色絮状沉淀Mg2+＋镁试剂＋天蓝色沉淀Ca2+＋草酸盐＋→白色沉淀根据上述特征反映的实验现象，可分别鉴定Fe、Al、Ca、Mg元素。

·对铁的测定茶叶中铁含量较低，可用分光光度法测定。

邻二氮杂菲（简写为phen)，是测定微量铁的较好试剂，在PH=2～9的范围内，二价铁离子与邻二氮杂菲生成及稳定的橘红色配合物［Fe（phen。

配合物的lg=21.3(20℃)。

该配合物的最大吸收峰在510nm处，摩尔吸光系数=1.1×L·mo·c。

铁离子与邻二氮杂菲也能生成3：1的淡蓝色配合物，其lg=14.1。

因此，显色之前应先预先用盐酸羟胺把Fe3+离子还原为F离子，其反应式如下：2 Fe3+＋2N→2 F＋＋4＋2＋2测定时，控制溶液的酸度在PH=5左右较为适宜，酸度高时，反应进行较慢；酸度太低，而F水解，影响显色。

本测定方法不仅灵敏度高、稳定性好，而且选择性很高。

·对钙镁的测定钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。

在pH=10的条件下，以铬黑T为指示剂，EDTA为标准溶液。

直接滴定可测得Ca，Mg总量。

若欲测Ca，Mg各自的含量，可在pH>12.5时，使Mg2+离子生成氢氧化物沉淀，以钙指示剂、EDTA标准溶液滴定Ca2+离子，然后用差减法即得Mg2+离子的含量。

Fe3+, Al3+离子的存在会干扰Ca2+，Mg2+离子的测定，分析时，可用三乙醇胺掩蔽Fe3+与Al3+。

·对铝的测定[1]铝的测定方法主要有电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)及ICP 质谱法联单(ICP-MS)、石墨炉原子吸收光度法、分光光度法、荧光分析法以及极谱法。

随着有机试剂的不断发展和新的显色体系的出现，使铝的光度分析法测定的灵敏度和选择性有了较大程度的提高。

在pH6.5～7.0 范围内，铝(III)在表面活性剂OP 作用下和氯化十六烷基吡啶(CPC)的存在下与铬天青S(CAS)反应生成兰色的四元体系混合胶束。

比色定量，其吸光度与铝的含量在一定浓度范围内成正比。

结果表明，铝含量为0~3.3×mol/L 范围内，服从朗伯―比耳定律，该络合物在635nm 处具有最大吸光度，相关系数r=0.9968，其精密度(RSD)为2.92%，加标回收率在95%～105%之间。

该分光光度法测定精度高且快速准确。

五、实验设备·茶叶灰化所需设备分析天平（0.1mg），马福炉，烘干箱,称量瓶，蒸发皿，研钵，1，50mL烧杯，250mL容量瓶（2个），250ml烧杯，长颈漏斗，滤纸，铁架台，酒精灯。

·鉴定Fe、Al、Ca、Mg所需设备试管（4只），滴管（2只），滴定板，·测定钙镁所需设备酸式滴定管（50mL），锥形瓶（250 mL），移液管（25mL），容量瓶（250mL），烧杯（150mL），细口瓶（500mL），称量瓶（40mm×25mm）。

·测定铁所需设备722型分光光度计，25ml容量瓶8只，100ml容量瓶一只，吸量管5ml5支，10ml 1支·测定铝所需设备722型分光光度计，25ml容量瓶8只，100ml容量瓶一只，吸量管5ml5支，10ml 1支六、实验材料及试剂·鉴定Fe、Al、Ca、Mg所需试剂草酸铵溶液、铝试剂、KSCN溶液、镁试剂·茶叶灰化所需试剂HCl溶液(6 mol·L-1) NH3·H2O溶液(6 mol·L-1) 6 mol·L-1NaOH·测定钙镁所需试剂HCl溶液(6 mol·L-1)，0.01 mol·L-1 EDTA标准溶液，0.01 mol·L-1的钙标液，10% NaOH溶液，钙试剂（应配成1：100（NaCl）的固体指示剂），铬黑T指示剂（也应配成1：100（NaCl）的固体指示剂）， NH3.H2O-NH4Cl缓冲溶液（pH10），三乙醇胺水溶液（33%水溶液），蒸馏水。

试剂均为分析纯。

0.01 mol·L-1钙标准溶液的配制及标定准确称取0.2775g 无水CaCl2于小烧杯中，加水溶解，转移到250mL 容量瓶中，水稀释至刻度，摇匀备用，计算钙标准溶液的浓度c(Ca2+)。

0.01 mol·L-1EDTA溶液的配制及标定0.01 mol·L-1EDTA 溶液的配制准确称取1.9g乙二胺四乙酸（Na2H2Y·2H2O）于烧杯中，加300~400mL的温水溶解稀释至500mL，转移至500mL细口瓶中，摇匀。

0.01 mol·L-1EDTA溶液浓度的标定用移液管准确移取25.00mL钙标准溶液于250mL 锥形瓶中，加入约25mL水、2mL镁溶液、5mL 100g·L-1 NaOH溶液及约10mg钙指示剂，摇匀后，用EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变为蓝色即为终点，记录所消耗的EDTA标液体积V EDTA。

平行滴定3次，取平均值，计算EDTA的准确浓度。

10% NaOH溶液的配制称取约12.5gNaOH固体于250mL烧杯中，加水溶解，稀释至500mL，转移至500mL 细口瓶中，摇匀。

·测定铁所需试剂纯N Fe(S·12O ， 100g·盐酸羟胺溶液（因其不稳定需临时配用）200ug· m Fe标准储备溶液 20ug· m Fe标准储备溶液 1mol·NaAc溶液 1g·邻二氮杂菲溶液蒸馏水200ug·mFe标准储备溶液的配制准确称取1.728g分析纯N Fe(S·12O，置于一烧杯中，以30ml 2 mol·L-1的盐酸溶液溶解后，转入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

20ug·mFe标准储备溶液的配制由200ug·m Fe标准储备溶液用水准确稀释10倍成为含铁20ug·m标准溶液。

·测定铝所需试剂硫酸铝钾[KAL(SO4)2·12H2O]，氯代十六烷基吡啶(C21H38ClN·H2O)，铬天S(C23H13Cl2Na3O9S)，抗坏血酸(C6H8O6)，对硝基酚(C6H5NO3)，无水乙醇(CH3CH2OH)，氢氧化钠(NaOH)，盐酸(HCl)，氨水(NH3·H2O)，乙二胺(H2NCH2CH2NH2)，冰醋酸(CH3COOH)，盐酸羟胺(HONH3Cl)，硫酸亚铁铵[(NH4)Fe(SO4)2·6H2O]，硫酸铜(CuSO4·5H2O)，硫酸锰(MnSO4·H2O)。

铝标准储备液(100 μg/mL)：在电子分析天平上称取1.7582 g 硫酸铝钾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，加2 mL 6mol/L 的HCl，以水稀释至1000 mL(在容量瓶中)，得浓度为100 μg/mL 的铝液；铬天青S(CAS)溶液(0.050%)：称取0.1000 g 铬天青S，加130 mL 95%乙醇，加水溶解，转入500 mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，浓度为3.3×10-4 mol/L 铬天青S 溶液；氯化十六烷基吡啶(0.01 mol/L)：称氯化十六吡啶1.8000 g，加水，微热下溶解，稀释至500 mL，浓度为10 μg/L，再由所配液移取5.91 mL 液至500 mL 容量瓶中，以水稀释至刻度，此时溶液浓度为3.3×10-4 mol/L。

乙二胺-盐酸缓冲液(pH6.5～7.0)：取无水乙二胺100 mL，加水200 mL 稀释，冷却后缓缓加入浓盐酸190 mL，搅匀，用酸度计调节pH 值为6.5～7.0，若pH 大于7 慢慢滴加浓盐酸，若pH 小于6.5 可补加乙二胺(1+2)溶液。

对硝基酚乙醇溶液(0.1%)：称取0.1000 g 的对硝基酚于100 mL 烧杯中，加50 mL 乙醇(≥95%)溶解，转溶到100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度线。

聚乙二醇辛基苯基醚溶液[ρ(聚乙二醇辛基苯基醚)=30%]：吸取乳化剂聚乙二醇辛基苯基醚(C34H62O11)3.0 mL，溶于100 mL 水中。

实验中所有化学试剂均为分析纯试剂，实验所用蒸馏水为二次蒸馏水。

七、实验步骤·待测液的制备取在100～105℃下烘干的茶叶10g于研钵中捣成细末，转移至称量瓶中，称出称量瓶和茶叶的质量和，然后将茶叶末全部倒入蒸发皿中，再称空称量瓶的质量，差减得蒸发皿中的茶叶的准确质量。