Bài tường trình thực tập phân tích kỹ thuật xác định canxi trong sữa

Thực tập phân tích kỹ thật

1


Thực tập phân tích kỹ thật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Khoa Hoá Học


BÀI TƯỜNG TRÌNH THỰC TẬP
PHÂN TÍCH KỸ THUẬT
Nhóm 5
1214254 Nguyễn Hữu Quang
1214251 Vương Quốc Phương
1214007 Nguyễn Lê Hoàng Anh
1214039 Nguyễn Thị Mỹ Chi

2


Thực tập phân tích kỹ thật

MỤC LỤC

3


Thực tập phân tích kỹ thật

1. Mở đầu
Canxi là một trong những khoáng chất cần thiết, có vai trò thiết yếu cho cơ thể.
Cung cấp canxi giúp cơ thể khoẻ mạnh, giúp trẻ em đạt chiều cao và tầm vóc tốt khi
trưởng thành và giúp người trưởng thành tránh được các bệnh lý về xương khớp, bên
cạnh đó canxi còn giúp duy trì hoạt động của các cơ bắp, kích thích máu lưu thông và
phát tín hiệu cho các tế bào thần kinh đồng thời điều tiết các hooc môn trong cơ thể .
Chính vì vậy, canxi luôn có mặt trong thành phần của các loại sữa dành cho cả trẻ em
lẫn người lớn. Hàm lượng canxi trong sữa là một chỉ tiêu quan trọng và là mối quan
tâm hàng đầu của người tiêu dùng. D việc xác định chính xác hàm lượng của chúng là
nhu cầu cầu thiết yếu. Có hai phương pháp dùng để xác định hàm lượng canxi là
phương pháp định lượng dưới dạng oxalate và phương pháp định lượng bằng
Complexon III. Trong bài thực tập này nhóm sẽ tiến hành xác định hàm lượng canxi
trong sữa thông qua việc định lượng Ca 2+ bằng phương pháp chuẩn độ oxy hoá khử
với permanganat. Bên cạnh đó, nhóm cũng tiến hành xác định nồng độ Ca 2+ trong
mẫu chuẩn Ca2+ 0.01N và mẫu kiểm tra từ phòng thí nghiệm
1.1. Nguyên tắc
Mẫu sữa sau khi được vô cơ hoá, canxi trong sữa sẽ chuyển thành dạng ion Ca 2+,
ion Ca2+ được tủa định lượng ở dạng canxi oxalate (CaC 2O4). Lượng kết tủa canxi
oxalate có thể xác định bằng hai cách: nung ở nhiệt độ cao sau đó cân lượng CaO sinh
ra hoặc hoà tan kết tủa bằng acid H 2SO4, giải phóng anion C2O42-. Sau đó ta tiến hành
chuẩn độ oxy hoá khử bằng phương pháp permanganat xác định chính xác lượng
C2O42- được giải phóng từ tủa, thông qua đó ta có thể xác định chính xác hàm lượng
canxi có trong mẫu sữa ban đầu. Quy trình xác định gồm 3 giai đoạn chính như sau:
• Kết tủa đồng thể Ca2+ dưới bằng (NH4)2C2O4
Ca2+ + C2O42-  CaC2O4 
• Hoà tan kết tủa CaC2O4 bằng H2SO4
CaC2O4  +2H+  H2C2O4 + Ca2+
• Chuẩn H2C2O4 sinh ra bằng KMnO4
4

Thực tập phân tích kỹ thật
5C2O42- +2MnO4- +16H+  10CO2 + 2Mn2+ +8H2O
1.2. Đối tượng mẫu
Mẫu dùng để xác định canxi trong phần thực tập này là sữa NuVita (NuTiFood)
với hàm lượng canxi ghi trên bao bì là 720 mg/ 100g.
Trạng thái cảm quan: sản phẩm sữa dạng bột mịn, mùi thơm dịu, màu vàng nhạt,
khi nếm thấy vị ngọt thanh và ít béo, tan tốt trong nước và cho dung dịch màu trắng
đục.
1.3. Hoá chất, thiết bị, dụng cụ
1.3.1. Thiết bị - dụng cụ

Lò nung, bếp điện, bếp cách thuỷ
Phễu lọc G4, bình rút áp suất kém
Becher 100 mL, 250 mL
Pipet 10 và 25 mL, buret 25 mL
Đũa thuỷ tinh, ống nhỏ giọt
• Chén nung bằng sứ có nắp (chịu được nhiệt độ cao, trơ với acid vô cơ, bền cơ học tốt.
•
•
•
•
•

Tuy nhiên chúng chịu kiềm kém nên không được sử dụng để thực hiện các phản ứng
kiềm chảy)
1.3.2. Hoá chất
•
•
•

•

Dung dịch Ca2+ 0.1 N.
Dung dịch Ca2+ 0.01 N: Rút 25.00 mL Ca2+ 0.1N định mức lên 250 mL.
Dung dịch (NH4)2C2O4 10% pha trong nước cất.
Dung dịch NH3 1%: rót vào ống đong 50 mL NH 3 đậm đặc , sau đó cho vào chai nhựa có
sẵn 1.5 L nước cất.

• Dung dịch H2SO4 (1:1): rót từ từ 50 mL dung dịch H 2SO4 đậm đặc vào becher chứa sẵn
•
•
•
•

50 mL nước cất được ngân trong thau nước.
Dung dịch KMnO4 0.1 N.
Dung dịch KMnO4 0.02 N: rút 50.00 mL KMnO4 0.1 N định mức lên 250 mL.
Dung dịch H2C2O4 0.1 N.
Dung dịch H2C2O4 0.02 N: rút 10.00 mL H2C2O4 0.1 N định mức lên 50 mL.
2. Thực nghiệm
2.1. Xử lý mẫu sữa

5


Thực tập phân tích kỹ thật
Sử dụng phương pháp xử lý mẫu khô để đốt cháy nền mẫu, chuyển canxi trong mẫu
về dạng muối hoà tan. Quy trình gồm 2 bước là than hoá mẫu trên bếp điện và tro hoá
mẫu trong lò nung. Thí nghiệm được tiến hành với 4 mẫu sữa, 2 mẫu trắng (1 mL nước
cất).

Than hoá mẫu: chuẩn bị 6 chén sứ sạch khô, cân chính xác khoảng 2 g sữa cho vào
4 chén sứ, 2 chén sứ còn lại ta thêm 1 mL nước cất và dùng làm mẫu trắng. Đặt tất cả
chén sứ lên bếp điện, ban đầu nung mẫu ở nhiệt độ vừa phải để tránh bốc khói quá
mạnh, văng mẫu ra ngoài làm mất mẫu sữa hoặc văng từ mẫu này sang mẫu khác gây
nhiễm bẩn chéo, tăng dần nhiệt độ cho đến khi tất cả mẫu đều cháy thành than đen và
khói trắng không còn bốc lên nữa.
Tro hoá mẫu: mẫu sau khi than hoá được cho vào lò nung, gia nhiệt lên 350 oC
trong vòng 1 giờ và giữ nhiệt độ này trong vòng 1 giờ. Sau đó tăng dần nhiệt độ lên 550
o

C trong vòng 1 giờ và giữ nhiệt độ này trong 2 giờ. Tro trong chén sứ thường có màu

trắng hoặc hơi xám. Lấy mẫu ra, thêm 1 mL HNO 3đđ, đun nhẹ đến khô và đun tiếp trong
2 giờ ta được mẫu đã tro trắng hoàn toàn.
Hoà tan tro: Sau khi quá trình tro hoá kết thúc, đợi cho chén nguội hoàn toàn thêm
vào mẫu 1 mL nước cất để thấm ướt mẫu hoàn toàn rồi thêm tiếp 3 mL HCl (1:1), đun
nhẹ để hoà tan hoàn toàn lượng mẫu tro trắng, chuyển dung dịch vào bình định mức 50
mL, tráng rửa kỹ vài lần chén sứ rồi định mức lên đến vạch
Kết tủa canxi oxalate: lấy chính xác 20.00 mL từ bình định mức cho vào becher 100
mL, thêm 2 giọt methyl đỏ, tiếp tục cho từng giọt NH 3 loãng vào khuấy nhẹ đến khi
dung dịch xuất hiện màu vàng cam. Nếu dung dịch có màu vàng ta nên dung HCl loãng
chỉnh đến khi xuất hiện màu vàng cam. Đặt becher lên bếp cách thuỷ và cho từ từ 10 mL
dung dịch (NH4)2C2O4 10%, khuấy đều và tiến hành kết tủa đồng thời trong bể cách thuỷ
trong 2 giờ. Tủa thu được có màu trắng, kích thước nhỏ min. (Nên thêm nước cất vào
becher để tránh hiện tượng dung dịch bị cạn làm xuất hiện tinh thể hình kim ammonium
oxalate).
Lọc và rửa tủa canxi oxalate: tiến hành lọc gạn kết tủa trên phễu G4 kết hợp rút áp
suất kém. Đổ từ từ dung dịch trong becher xuống sau đó dùng NH 3 tráng rửa becher và
chuyển mẫu vào phễu. Tiếp tục xịt rửa tủa nhiều lần đến khi hết C2O42.
6

Thực tập phân tích kỹ thật
Hoà tan tủa canxi oxalate và chuẩn độ: Chuyển phễu G4 sang bình rút chân không
sạch khác. Dùng ống nhỏ giọt lấy 7 mL dung dịch H 2SO4 (1:1) nóng thêm vào cốc để
hoà tan kết tủa CaC2O4, để trong vòng 2 – 3 phút. Lặp lại với vài mL H 2SO4 (1:1). Dùng
nước cất cẩn thận tráng đều phễu G4. Tiến hành chuẩn độ bằng KMnO4 0.02 N.
2.2. Kết quả mẫu sữa và mẫu kiểm tra
Xác định lại nồng độ KMnO4 0.02 N
Rút chính xác 10.00 mL H2C2O4 0.02 N cho vào erlen, thêm 1.00 mL H 2SO4đđ, đun
nhẹ khoảng 1 - 2 phút, sau đó chuẩn độ bằng KMnO 4 0.02 N đến màu hồng nhạt, bền
trong 30s. Tiến hành chuẩn độ 3 lần thu được kết quả sau:
V KMnO4
(mL)

Lần 1
11.25

Lần 2
11.25

Lần 3
11.25

Trung bình
11.25

Nồng độ của KMnO4: (N)

Kết quả mẫu sữa (công thức tính toán được trình bày ở phần phụ lục)

m sữa
(g)
V
KMnO4

(mL)
m Ca
(mg)
ε 0.95
m Ca hc
(mg)
ε 0.95

BL
K
1

BL
K
2

0

0

0.0
5

0.0

5

Mẫu
1
2.01
2

Mẫu
2
2.01
5

Mẫu
3
2.01
6

Mẫu
4
2.01
2

11.9
5

12.0
0

12.0
0

12.0
5

10.5
78
0.13
10.5
15
0.13

10.6
22
0.13
10.5
43
0.13

10.6
22
0.13
10.5
38
0.13

10.6
67
0.13
10.6
03

0.13

7


Thực tập phân tích kỹ thật
m Ca TB
(mg)

10.550

ε 0.95

0.065

Lượng canxi có trong 2g sữa là: 10.550 ± 0.030 (mg)
Hàm lượng canxi trong sữa (mg/g) là:



Hàm lượng canxi là: 5.275 ± 0.032 (mg/g)

Kết quả mẫu kiểm tra: rút 10.00 mL từ bình định mức 100 mL
1
2
3
4
5
V KMnO4
18.65

18.40
17.40
18.95
18.95
Theo chuẩn Dixon nhóm nhận thấy số đo 17.40 mL mắc độ lệch thô bạo do đó
nhóm quyết định loại bỏ số liệu 17.40 mL ra khỏi bảng kết quả. Hàm lượng canxi trong
mẫu kiểm tra được trình bày như bảng ( cách tính toán trình bày ở phụ lục)

V KMnO4

Lần 1

Lần 2

Lần 3

18.65

18.40

18.95

Lần
4
18.9
5

18.74
N Ca2+


Hàm lượng canxi trong mẫu kiểm tra là: (N)

2.3. Kết quả mẫu chuẩn
•

Xác định lại nồng độ KMnO4 0.02 N

Rút chính xác 10.00 mL H2C2O4 0.02 N cho vào erlen, thêm 1.00 mL H 2SO4đđ, đun
nhẹ khoảng 1 - 2 phút, sau đó chuẩn độ bằng KMnO 4 0.02 N đến màu hồng nhạt, bền
trong 30s. Tiến hành chuẩn độ 3 lần thu được kết quả sau:
V KMnO4
(mL)

Lần 1
11.55

Lần 2
11.55

8

Lần 3
11.55

Trung bình
11.55


Thực tập phân tích kỹ thật

Nồng độ của KMnO4: (N)
•

Kết quả mẫu chuẩn
Rút 20.00 mL Ca2+ 0.01 N và tiến hành tương tự như quy trình xác định Ca 2+

trong mẫu kiểm tra. Tiến hành với 9 mẫu thử, thu được bảng số liệu sau
L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

L
ầ
n

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2
2
.
7
0

2
2
.
3
0

2
2
.
3
0

2
2
.
6
0

2
2
.
5
5

1
8
.
7
5

2
2
.
2
5

2
2
.
5
0

2
2
.
7
0

V
KM
nO
4

(
m
L
)
Theo chuẩn Dixon nhóm nhận thấy số đo 18.75 mL mắc độ lệch thô bạo (Q
0.886 > Q

0.95

TN

=

= 0.512) do đó nhóm quyết định loại bỏ số liệu 18.65 mL ra khỏi bảng kết

quả. Hàm lượng canxi trong mẫu chuẩn được trình bày như bảng ( cách tính toán trình bày
ở phụ lục)

V
K
Mn
O4

L
ầ
n
1
2
2.
7

0

L
ầ
n
2
2
2.
3
0

L
ầ
n
3
2
2.
3
0

L
ầ
n
4
2
2.
6
0

L

ầ
n
5
2
2.
5
5

L
ầ
n
6
2
2.
2
5

22.50
N
Ca
2+

εC
a2
+



Hàm lượng canxi trong mẫu chuẩn là: (N)

3. Kết luận
9

L
ầ
n
7
2
2.
5
0

L
ầ
n
8
2
2.
7
0


Thực tập phân tích kỹ thật
Kết quả hàm lượng canxi trong sữa chịu nhiều ảnh hưởng của quá trình xử lý mẫu,
các giai đoạn than hoá và tro hoá có thể gây mất mẫu do phản ứng diễn ra mạnh làm mẫu
bắn ra ngoài hoặc bị nhiễm bẩn từ những lần trước, mẫu có thể bị thôi ra từ trong chén xử
lý mẫu. Ngoài ra sự nhiễm bẩn mẫu trong quá trình xử lý có thể xảy ra do sự bắn mẫu sữa
từ mẫu này vào mẫu kia và vào blank. Một phần gây nhiễm bẩn khác là từ hoá chất, dụng
cụ phòng thí nghiệm (các nhóm thực tập sử dụng cùng một bộ dụng cụ nên khả năng
nhiễm bẩn từ dụng cụ phòng thí nghiệm là rất lớn, các hoá chất sử dụng là hoá chất

Trung Quốc nên độ tinh khiết không cao) ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả.
Trong quá trình tạo kết tủa đồng thể thì tủa canxi oxalate tủa tốt trong môi trường
pH = 4 – 6 do đó ta cần phải điều chỉnh pH cẩn thận, lượng dung để đảm bảo tủa hoàn
toàn lượng Ca2+ ban đầu. Trong quá trình đun cách thuỷ tránh để dung dịch quá cạn làm
kết tinh ammonium oxalate tinh thể hình kim có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo kết tủa
canxi oxalate.
Quá trình rửa và hoà tan kết tủa cũng ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Nếu rửa
tủa không sạch, (NH4)2C2O4 vẫn còn thì khi chuẩn độ với KMnO 4 sẽ gây sai số dương ,
nên tráng rửa becher bằng acid H2SO4 để hoà tan kết tủa còn bám trên thành. Phần rửa tủa
bằng acid H2SO4 1:1 được đun nóng nhẹ để kết tủa dễ tan, rửa sạch kết tủa bên trong lỗ
xốp.
Phản ứng chuẩn độ với KMnO 4 là phản ứng tự xúc tác do sinh ra Mn 2+ trong quá
trình, vì vậy ban đầu phản ứng diễn ra chậm nên cần đun nóng nhẹ để tăng tốc độ phản
ứng và cần chuẩn chậm để cho dung dịch mất màu rồi mới cho KMnO 4 xuống tiếp.
4. Phụ lục
4.1. Công thức tính toán hàm lượng canxi trong mẫu sữa bột (tính theo mg)

 Hiệu chỉnh khối lượng Ca2+ về 2g

 Lượng trung bình có trong 2g sữa
10


Thực tập phân tích kỹ thật

 Tính toán cho mẫu 1

•
•

10.57791

•

•
 Tính toán cho mẫu 2

•
•

10.62236

•

•
 Tính toán cho mẫu 3

•
•

10.62236

•

•
 Tính toán cho mẫu 4

•
•

10.6668

11


Thực tập phân tích kỹ thật
•
•
 Lượng trung bình có trong 2g sữa

•
•

4.2. Công thức tính toán hàm lượng canxi trong mẫu kiểm tra

4.3. Công thức tính toán hàm lượng canxi trong mẫu chuẩn

12