一 目的 利用碘間接滴定法定量市售維他命 片中抗壞血酸的含量 圖 6-1 滴定裝置與研缽研磨維他命 片 - 1 -
二 原理 A. 澱粉指示劑 碘滴定法以澱粉 ( starch ) 當指示劑, 當碘與澱粉結合即呈深藍色 碘被還原成碘離子 ( I ), 遇到澱粉沒有反應, 溶液呈無色 澱粉指示劑易被細菌分解, 實驗前再配製即可 1 g 的澱粉加 5 mg 的碘化汞或硼酸作為防腐劑, 倒入 5 ml 的溫水燒杯中, 攪拌後倒入 500 ml 沸騰的去離子水中, 繼續加熱攪拌至溶液澄清, 冷卻後裝瓶 酸性太強的溶液中澱粉易水解, 碘液的碘濃度過高時, 澱粉易被 破壞, 因此通常待還原劑滴定碘, 當溶液中的碘大部分還原成碘離子, 溶液由深咖啡色轉變成橘黃色時, 再加入澱粉 B. 碘直接滴定法直接使還原劑與碘作用, 在當量點之前, 碘被還原成碘離子, 加入澱粉指示劑的溶液為無色, 過了當量點之後, 過量的碘即與澱粉反應呈現藍色, 指示滴定終點 例 :H 3 AsO 3 + I 2 +H 2 O H 3 AsO 4 + 2I + 2H + 但因碘具高蒸氣壓, 易揮發且難溶於水, 配製碘溶液時, 加入 KI 使其成為三碘離子 ( I 3 ) 才可溶於水 因其具高揮發性, 且在日光下與 H 2 O 作用生成 HI, 因此必須儲存在棕色瓶中 此二因素, 影響到碘溶 液濃度的穩定, 因此較少採取碘直接滴定法. 碘間接滴定法維他命 又名抗壞血酸 ( ascorbic acid ), 是一水溶性維生素, 加熱 乾燥均會被破壞, 在酸中安定, 在鹼中易被分解, 為一強還原劑 維他命 可促進膠原蛋白 ( collagen ) 的形成, 並強固結締組織, 使柔軟組 - 2 -
織及微血管不易破裂, 而膠原蛋白為健康的皮膚 骨骼 軟骨及牙齒的主要構成要素, 所以當維他命 ( Vitamin ) 缺乏時, 易造成結締組織脆化, 血管破裂, 於是引起出血 齒根鬆弛 易骨折等現象, 即一般所稱之壞血病 本實驗利用碘間接滴定法定量維他命 片中抗壞血酸的含量 1. 溴酸鉀與溴化鉀反應產生過量的溴 BrO 3 + 5 Br + 6H + ( excess ) 3Br 2 + 3H 2 O ------------ 式 1 2. 維他命 與溴反應, 維他命 本身氧化, 溴還原成溴離子, 因溴過量, 仍有殘留 OH OH ZO O H OH OH H X H H +(excess) Br 2 O O Z O O H OH OH H X H H + 2Br + 2H + ------------ 式 2 3. 未與維他命 反應的過量溴取代出碘化鉀的碘, 溶液呈深咖啡色 2KI + Br 2 I 2 + 2KBr ------------ 式 3 4. 以硫代硫酸鈉滴定所取代出來的游離碘 2S 2 O 3 2- + I 2 S 4 O 2-6 + 2I ------------ 式 4 5. 待滴定液顏色變成淡黃色時加入澱粉, 呈深藍色, 再滴定至無色 6. 計量關係 1 mmol BrO - 3 3 mmol Br 2 [from 式 (1)] 1 mmol ascorbic acid 1 mmol Br 2 [from 式 (2)] 1 mmol Br 2 1 mmol I 2 [from 式 (3)] 1 mmol I 2 2 mmol S 2 O 3 2- [from 式 (4)] - 3 -
耳數, 2 1 3M KBrO V 3 KBrO 3 表示 3 倍的溴酸毫莫耳數即是所產生的溴的毫莫 1 M V 表示 2 Na 2S2O3 Na2S2O3 硫代硫酸鈉的毫莫耳數即為 I 2 的毫 莫耳數, 亦即為未與維他命 作用的溴的毫莫耳數 此兩項相減表示 溴與維他命 作用掉的毫莫耳數亦等於維他命 的毫莫耳數 3M V 1 MNa 2 2S2 sample V KBrO3 KBrO3 O3 Na2S2O3 weight M.W. vitamin ave. weight tablet = ascorbic acid mg / 錠 ------------ 式 5 D. 硫代硫酸鈉溶液的標定硫代硫酸鈉溶液的濃度易受 ph 值 雜質 空氣中的氧及日光等因素的影響, 因此使用前需先標定 ( standardization ) 一級標準碘酸鉀與碘化鉀反應產生碘 ( 式 6), 以 Na 2 S 2 O 3(aq) 滴定溶液中碘量 ( 式 7), 計算 Na 2 S 2 O 3(aq) 的濃度 ( 式 8) IO 3 + 5I + 6H + 3I 2 + 3H 2 O ------------ 式 6 I 2 + 2S 2 O 3 2 2I + S 4 O 6 2 ------------ 式 7 Weight M.W. KIO 3 KIO 3 1000 25.0 6 = MNa S O V ------------ 式 8 Na S O 50.0 2 2 3 2 2 3-4 -
三 藥品 A 自行配製取用 1. 市售維他命 (Vitamin ): 精秤 0.5 g 2 ( 先用研缽磨碎 ) 2. 碘酸鉀 (Potassium iodate, KIO 3 ): 精秤 0.055 g 溶解配製 50mL ( 助教事先於 140 烘箱中烘乾 1 小時 ) 3. 碘化鉀 (Potassium iodide, KI): 粗秤 1 g 2,3 g 2 4. 溴化鉀 (Potassium bromide, KBr): 粗秤 2.5 g 2 5. 0.05 M 硫代硫酸鈉 (Sodium thiosulfate, Na 2 S 2 O 3.5H 2 O (aq)): 粗秤 1.25 g Na 2 S 2 O3.5H 2 O (S) 溶解配製 100 ml 6. 0.015 M 溴酸鉀 (Potassium bromate, KBrO 3(aq) ): 精秤 0.25 g KBrO 3(S) 溶解配製 100 ml ( 助教事先於 140 烘箱中烘乾 1 小時 ) 7. 1.5 M 硫酸 (Sulfuric acid, H 2 SO 4(aq) ): 吸取 8.3 ml 濃硫酸稀釋至 100 ml B 助教配製 1. 澱粉指示劑 ( ( 6 H 10 O 5 ) x(aq) ): 粗秤 1 g ( 6 H 10 O 5 ) x (S) 溶解配製 100 ml, 每組用 5 ml 4 2. 6 M 鹽酸 ( Hl (aq) ): 取 50 ml 濃鹽酸稀釋至 100 ml, 每組用 1 ml 2 四 器材 1. 研缽及杵 ( 共用, 助教發給, 實驗後歸還 ) 2. 滴定管 2 3. 體積型吸量管 :25 ml 4. 體積量瓶 :50 ml 2,100 ml 5. 秤量瓶 - 5 -
五 步驟 A 標定 Na 2 S 2 O 3(aq) 1. 配製 0.05M Na 2 S 2 O 3(aq) : 秤約 1.25 g Na 2 S 2 O 3 5H 2 O 溶於去離子水, 置入 100 ml 體積量瓶中, 稀釋至標線 2. 精秤 0.055 g KIO 3 以去離子水稀釋到 50 ml 3. 取 25 ml KIO 3(aq) 置於 125 ml 錐形瓶中, 加入 1 g KI 及 6 M Hl (aq) 1 ml, 放於暗處並靜置 5 分鐘後, 用 Na 2 S 2 O 3(aq) 滴定到溶液呈橘黃色, 加入 5 ml 澱粉指示劑, 此時溶液為深藍色, 再以 Na 2 S 2 O 3(aq) 滴定至溶液呈無色 記錄 Na 2 S 2 O 3(aq) 所滴定體積, 計算 Na 2 S 2 O 3(aq) 標定濃度 4. 重複步驟 3 B 維他命 之定量 1. 配製標準 0.015 M KBrO 3(aq) : 精秤 0.25 g KBrO 3 溶於去離子水, 放入 100 ml 體積量瓶, 稀釋至標線 2. 每四組秤取 3 顆維他命 片 ( 由助教提供 ), 求每一顆的平均重量 3. 在研缽 (mortar) 中磨碎維他命 片後置於秤量瓶 (weighting bottle) 中, 精秤維他命 粉末放入 250 ml 錐形瓶中, 並加入 1.5 M H 2 SO 4 50 ml 和 2.5 g KBr; 以 0.015 M KBrO 3 滴定, 溶液由無色轉為黃色, 或由淡黃色轉為淡橙色 ( 市售維他命 片有食用色素, 因此呈此顏色變化 ), 表示到達滴定終點, 記錄 KBrO3 所使用體積 4. 取 3 g KI 加入上述溶液中, 以標定過的 Na 2 S 2 O 3(aq) 滴定至橘黃色, 加入 5 ml 澱粉指示劑, 繼續滴定至溶液轉變為無色 ( 少量白色混濁 ), 記錄 Na 2 S 2 O 3(aq) 所使用的體積 5. 重複步驟 3 4 6. 計算維他命 中 ascorbic acid mg/ 錠 - 6 -
六 實驗數據處理 A 標定 Na 2 S 2 O 3(aq) W Na S2O3 5H 2O 2 = g 1 2 W KIO 3 g 滴定時溶液顏色變化 V 2S2O3(aq) Na ml ml 算式 :( 式 8) (1) = M Na 2S2O3(aq) = M 算式 :( 式 8) (2) = = M Mave. Na 2S2O3(aq) M - 7 -
B 維他命 之定量 WKBrO 3 : g;mkbro 3 : M 維他命 每一顆的平均重量 : g/tablet 1 2 W 維他命 g g 滴定時溶液顏色變化 V KBrO 3(aq) ml ml V 2S2O3(aq) Na ml ml 算式 :( 式 5) (1) = = mg/ 錠維他命 中每錠所含 ascorbic acid (mg) 算式 :( 式 5) (2) = = mg/ 錠 平均 ascorbic acid 含量 (mg) mg/ 錠 - 8 -
實驗技術評分: ( 由助教評定 ) 維他命 中 ascorbic acid 含量標準值 : mg/ 錠維他命 中 ascorbic acid 含量實驗值 : mg/ 錠維他命 中 ascorbic acid 含量相對誤差 : = % 七 實驗問題.. 1. 寫出澱粉指示劑的配製法與注意事項 1. 維他命 長期攝取過量, 對人體可能造成的影響 2. 敘述碘直接滴定與碘間接滴定法 - 9 -
3. 本實驗 KBrO 3 滴定稍過量, 並不會影響實驗值, 說明原因 八 實驗廢 ( 固 ) 液處理.. 九 實驗心得與討論.. 誤差討論.. 心得.. - 10 -