库伦滴定法测定维生素C药片中抗坏血酸含量中山大学化学与化学工程学院

库伦滴定法测定维生素C药片中抗坏血酸含量

（中山大学化学与化学工程学院，广州，510275）

摘要：本实验用库伦滴定法测定了维生素C中抗坏血酸的含量，以冰醋酸与0.3 mol·L[sup]-1 [/sup]KBr溶液等体积混合液为电解液，双铂极电流指示法来判断终点，实验测得抗坏血酸的含量为809 mg·g[sup]-1 [/sup]，稍低于生产厂家标注的100mg·片，即834.7 mg•g[sup]-1。实验方法简单、便捷，终点容易观测，重现性好。

关键词：库伦滴定法 维生素C 抗坏血酸

1 前言

维生素C的主要成分抗坏血酸具有重要的生理作用，能够促进骨胶原的生物合成，有利于组织创伤口的更快愈合；促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命；促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。人体无法自行合成维生素C，需通过食物来供应身体所需。因此，维生素C是人体一种必需的一种营养素。缺乏维生素C会导致坏血病，损害人体健康，因此测定抗坏血酸含量的实验方法很有必要。抗坏血酸含量的测定方法有紫外分光光度法[sup]【1】[/sup]，反相高效液相色谱法[sup]【2】[/sup]，阻抑光度法[sup]【3】[/sup]等。本实验采用库伦滴定法，以电解产生的Br[sub]2[/sup]来测定抗坏血酸的含量。反应有：

     抗坏血酸                         脱氢抗坏血酸                       

该反应能快速而又定量地进行，因此可通过电生Br[sub]2[/sub]来“滴定”抗坏血酸，此即库仑滴定。本实验用KBr作电解质来电生Br[sub]2[/sub]，电极反应为

阳极：2Br[sup]−[/sup]= 2e[sup]−[/sup] + Br[sub]2[/sub]        阴极：2H[sup]+ [/sup]+ 2e[sup]−[/sup][sup] [/sup]= H[sub]2[/sup](g)

滴定终点用双铂指示电极安培法来确定，实验装置如下图所示：

图1：库仑滴定装置

即在双铂电极间加一小的电压（约 150 mV），在终点前，电生出的Br[sub]2[/sub]立即被抗坏血酸还原为Br[sup]−[/sup]离子，因此溶液未形成电对Br[sub]2[/sub]/Br[sup]−[/sup]。指示电极没有电流通过（仅有微小的残余电流），但当达到终点后，存在过量的Br[sub]2[/sub]形成Br[sub]2[/sub]/Br[sup]−[/sub]可逆电对，使电流表的指针明显偏转，指示终点到达。定量方法根据法拉第定律来计算，有：

式中， m -被滴定抗坏血酸的质量，mg；Q -电极反应所消耗的电量（本仪器所示电量为毫库仑）； M -抗坏血酸的分子量(176.1)；F- Faraday（法拉第）常数，其值为 96485 C•mol-1；n -电极反应的电子转移数。

2 实验部分[sup]【4】

2.1 试剂和仪器

2.1.1仪器

KLT-1型通用库仑仪， 磁力搅拌器、超声波清洗器、500 mL微量移液器、电解池装置包括：双铂工作电极、双铂指示电极。

2.1.2 试剂

    电解液：冰醋酸与0.3 mol·L[sup]-1 [/sup]KBr溶液等体积混合。

样品溶液：准确称取一片维他命C药片于小烧杯中，用少量蒸馏水浸泡片刻，用玻璃棒小心捣碎，溶液连同少量不容辅料转移到50 mL容量瓶中，在超声波清洗器中助溶。药片溶解后用蒸馏水定容至刻度 。



2.2 实验方法

本实验所用的两个工作电极及一对指示电极都为铂电极。为了保证电流效率100%，防止阳极产生的Br[sub]2[/sub]到阴极上重新还原成Br[sup]-[/sup]，库仑池必须附设一盐桥把阴极与溶液体系隔开。实验过程中指示电极外加电压为0.2V ，中间有高灵敏度的检流计。在实验达到计量点前，溶液中没有过量的Br[sub]2[/sub]，这时指示电极外加电压为0.2V，故两指示电极间没有电流通过或电流很小（即残余电流）。但当溶液中抗坏血酸被作用完全后溶液中即有过量的Br[sub]2[/sub]及Br[sup]-[/sub]，此时指示电极之间有电流通过（电流上升法）。固当我们看到灵敏检流计中有较大电流通过时即表示终点达到。

2.2.1仪器调节

（1）仪器面板上所有键全部弹出，“工作/停止”开关置于“停止”位置。

（2）“量程选择”旋至10 mA档，“补尝极化电位”反时针旋至“0”，开启电源，预热10 min。

（3）指示电极电压调节：按下“极化电位”键和“电流”、“上升”键，调节“补偿极化电位”，使表指针摆至20（这时表示施加到指示电极上的电位为200 mV），然后使“极化电位”键复原弹出。

2.2.2测量

（1）电解池准备：向电解池中加入70 mL电解液（使用量筒），用滴管向电解阴极管填充足够的电解底液。连接好电极接线，然后将电解池置于搅拌器上。

（2）终点指示的底液条件预设：“工作/停止”开关置于“工作”位置。向电解池中加几滴抗坏血酸样品溶液，开动搅拌器，按下“启动”键，再按一下“电解”按钮。这时即开始电解，在显示屏上显示出不断增加的毫库仑数，直至指示红灯亮，记数自动停止，表示滴定到达终点，可看到表的指针向右偏转，指示有电流通过，这时电解池内存在少许过量的Br[sub]2[/sub]，形成Br[sub]2[/sub]/Br[sup]-[/sup]可逆电对，这就是终点指示的基本条件（以后滴定完毕都存在同样过量的Br[sub]2[/sub]）。

（3）样品测定：用微量移液器向电解池中加入500 mL样品溶液，令“启动”键弹出（这时数显表的读数自动回零），再按下“启动”键及按一下“电解”按键。这时指示灯灭并开始电解，即开始库仑滴定，同时计数器同步开始计数。电解至近终点时，指示电流上升，当上升到一定数值时指示灯亮，计数器停止工作，即滴定终点到达。此时显示表中的数值，即为滴定终点时所消耗的毫库仑数，记录数据。

（4）平行测定样品溶液三份。

（5）用同样的方法，测定脉动饮料样品中维生素C的含量，并将结果与外包装上的含量进行对比。



3 结果与讨论

3.1实验结果与计算

表1：维生素C药片中抗坏血酸的分析结果

Vc药片的质量/g	测量次数	消耗电量/mC	药片中抗坏血酸含量/mg·g[sup]-1[/sup]
			单次测定	平均值	相对平均偏差/%
0.1198	1	1063	809.7	809.0	0.18
	2	1064	810.5
	3	1059	806.7

表2：脉动饮料中抗坏血酸的分析结果

脉动饮料体积/mL	测量次数	消耗电量/mC	药片中抗坏血酸含量/mg·100mL[sup]-1[/sup]
			单次值	平均值	相对平均偏差/%
0.5	1	132	24.1	24.4	0.82
	2	134	24.5
	3	135	24.6

从表1中可以看到，测量的相对平均偏差为0.18，说明实验的精密度很好，重现性较强，而且实验过程耗时短，故测定抗坏血酸含量，可以选用库伦法。而由表2的数据可以得出结论：脉动饮料中维生素C的含量处于标注的范围之内，由于开启有一段时间，部分维生素C被氧化，导致测量值稍低于最低含量25mg·100mL[sup]-1[/sup]。



3.2 讨论



（1）本实验以KBr为电解液，为减缓维生素C被空气中的氧气氧化的速率，整个测定过程要保持溶液呈酸性，冰醋酸可以创造所需的酸性环境。



（2）实验过程中，若部分KBr被空气中的氧气氧化，则会导致电导率仪测定的消耗电量值减少，造成测定结果偏小，为防止KBr被氧化，可以往溶液中通入N[sub]2[/sub]来消除氧气。



（3）由于电解过程中阴极有H[sub]2[/sub]生成，导致溶液中的H[sup]+[/sub]含量相对下降，溶液的PH将会升高。



（4）将电解电极的阴极置于保护套中是为了避免阳极氧化得到的Br[sub]2[/sub]又回到阴极放电，给测量带来误差，指示电极由于两端所加的电压比较低， Br[sub]2[/sub]不会在其上放电，所以不用加保护套。



（5）电解时的电流效率必须达到100%才能保证测量的准确，而电流效率受到以下一些因素的影响：①溶剂的电极反应；②溶液中杂质的电解反应；③水中溶解氧；④电解产物的再反应；⑤充电电容。为了确定电解的电流效率达到100%，必须消除这些影响。对于①，可以更换溶剂；②，进行预电解，使电解液中的物质稳定下来不影响测量；③，通入N[sub]2[/sub]来消除溶解氧；④，将电极与产生电解产物的电解液隔开；⑤，使用辅助电极。此外，可以通过提前配置抗坏血酸的标准溶液进行一次测量，然后通过计算来判断电解的电流效率是否达到100%。







参考文献

【1】       羊金梅，覃超凤等.分光光度法. 右江民族医学院.广西.2005

【2】       单鸣秋，张丽. 反相高效液相色谱法. 南京中医药大学.江苏,南京.2003

【3】       张振华，刘长，宁明远.阻抑光度法.南华大学学报（理工版）. 湖南,邵阳.2003

【4】       陈六平， 邹世春主编.现代化学实验与技术. 科学出版社.北京. 2007