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當(dāng)前位置：首頁 > 技術(shù)支持 > 食用、食品類 > GB 1892-2007中測定CaSO4有效含量誤差分析
在最新的國標(biāo)GB 1892-2007《食品添加劑 硫酸鈣》中對CaSO4有效含量的規(guī)定由原來的不小于95%提高到不小于98%，這就對檢驗(yàn)操作的過程要求更加嚴(yán)格。但是在整個(gè)檢驗(yàn)滴定的過程中，檢驗(yàn)員對反應(yīng)程度和滴定液顏色的判斷會(huì)對最終的檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，所以在某些方面會(huì)因?yàn)榕袛嗟牟粶?zhǔn)確性從而產(chǎn)生一定的檢驗(yàn)誤差，對最終檢驗(yàn)結(jié)果的判定造成影響。分析產(chǎn)生誤差的原因，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一、加入KOH溶液的體積對檢驗(yàn)結(jié)果的影響
在GB1892-2007中的第6.4.3分析步驟中“加入1滴甲基紅指示液，滴加氫氧化鉀溶液至溶液顯橙紅色”這一過程可是認(rèn)為是整個(gè)測定過程的關(guān)鍵性步驟之一，加入的氫氧化鉀溶液體積的多少對測定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生直接的影響，加入的KOH溶液過量則無法出現(xiàn)滴定的終點(diǎn)，加入量的太少則無法測定。
主要的原因是由于用EDTA測定Ca2+的濃度時(shí)，是以鈣試劑做為指示劑屬于偶氮染料，它是四元弱酸，其離解方程式如下：
H2In- pKa2=7.4 HIn2- pKa3=13.5 In3-
酒紅色 ———— 藍(lán)色 —————— 酒紅色
其分子結(jié)構(gòu)式：
其變色范圍：
通過查閱鈣試劑的變化范圍可知鈣指示劑與金屬離子配合物顯紅色，所以鈣指示劑只能在pH=12～13時(shí)使用才顯藍(lán)色。在實(shí)際的運(yùn)用中鈣試劑通常是在pH=13時(shí)滴定鈣離子（Ca2＋）在滴定終點(diǎn)時(shí)的滴定液顏色為純藍(lán)色。因?yàn)樵趐H=13的情況下溶液中所含有的鎂離子（Mg2+）會(huì)全部生成氫氧化鎂（Mg(OH)2）沉淀降低其干擾，所以在加入氫氧化鉀溶液后,調(diào)節(jié)滴定液的pH=13時(shí)為最佳！然而在實(shí)際測定過程中由于多加一滴或者少加一滴導(dǎo)致滴定液的pH值偏離最適合的范圍從而會(huì)產(chǎn)生一度程度的檢驗(yàn)誤差，對最終結(jié)果的判定造成影響。
二、滴定溶液顏色變化的判斷對檢驗(yàn)結(jié)果的影響
整個(gè)檢驗(yàn)過程中最重要最關(guān)鍵的操作就是滴加EDTA的過程，也是最容易引起檢驗(yàn)結(jié)果誤差的地方。滴加EDTA體積的多少，對滴定過程中顏色判斷是否準(zhǔn)確,都會(huì)直接影響到最后的檢驗(yàn)結(jié)果的判定。
按GB1892-2007中的第6.4.3分析步驟中提供的顏色變化應(yīng)該是由：
橙紅色—— 酒紅色——純藍(lán)色這一顏色的變化過程中的橙紅色到酒紅色的變化過程不太明顯，主要是指其中的橙紅色顯色不明顯。
原因是由于第6.4.3分析步驟中“加入1滴甲基紅指示液”引起，在加入甲基紅指示液后滴定液呈淡粉紅色，在滴加氫氧化鉀溶液的過程中由淡粉紅色逐漸消失，在pH≈12時(shí)顯很亮的橙色，同時(shí)在滴定液中可以觀察到有絮狀的沉淀物出現(xiàn)。在加入三乙醇胺后滴定溶液的pH≈13，則在合適的滴定范圍內(nèi)。在此滴定液中加入鈣試劑后滴定液的顏色則變成酒紅色，這一過程的顏色變化比較明顯很容易判斷。
其顏色變化如下圖：
加入甲基紅指示液后的顏色 加入KOH溶液和三乙醇胺的顏色 加入鈣試劑后的顏色
對滴定液由酒紅色變化為純藍(lán)色的滴定過程的判斷是否準(zhǔn)確，會(huì)對檢驗(yàn)結(jié)果造成直接的影響，所以要對其變色的機(jī)理十分了解。EDTA測定鈣離子（Ca2＋）的變色原理是由于pH=13～14時(shí)，在三乙醇胺掩蔽消除干擾離子影響的情況下，首先是鈣指示劑與溶液中的鈣離子（Ca2＋）絡(luò)合成酒紅色，隨著滴入EDTA
由于形成更穩(wěn)定的EDTA-Ca絡(luò)合物，鈣指示劑變成藍(lán)色的游離狀態(tài)，終點(diǎn)是溶液呈純藍(lán)色。
標(biāo)準(zhǔn)純藍(lán)色
滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的顏色如下圖
正面照片 側(cè)面照片
在整個(gè)滴加EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液的過程中滴定液的顏色變化過程是由酒紅色逐漸變成淺紫紅色，繼續(xù)滴加EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液時(shí)整個(gè)滴定液會(huì)在某一瞬間變成無色，這一過程會(huì)很迅速，再繼續(xù)滴加EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液時(shí)滴定液則由淺藍(lán)色變成純藍(lán)色。當(dāng)?shù)味ㄒ旱味ńK點(diǎn)顏色為純藍(lán)色時(shí)，再多加一滴EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液則整個(gè)滴定液的顏色會(huì)變成亮藍(lán)色。對這一過程的判斷是否準(zhǔn)確，直接影響到EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液體積的讀取。如果由紫紅色直接過渡到純藍(lán)色，而沒有逐漸變化的過程，那最后的檢驗(yàn)結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏小，如果直接過渡到亮藍(lán)色則剛好相反。
下面對整個(gè)滴過程中，滴定液中鈣離子（Ca2+）濃度的變化做一個(gè)初步的討論，在絡(luò)合滴定中滴定液金屬離子濃度的變化可以用配位滴定曲線來表示。
配位滴定曲線的定義為：用金屬離子濃度[M]的負(fù)對數(shù)表示其濃度大小，pM=-lg[M]，根據(jù)pM值與對應(yīng)加入的滴定劑體積值所作出的曲線。
今以EDTA 0.05mol/l滴定 20ml 0.05mol/l 的Ca2+為例來討論其配位滴定曲線，通過相關(guān)的計(jì)算可以得出下表：
EDTA用量 | 剩余Ca2+ 體積/ml | 過量EDTA體積/ml | [Ca2+] /(mol/l) | p Ca2+ | |
加入毫升數(shù)/ml | 滴定/% | ||||
0 | 0 | 20.00 | 0.05 | 1.30 | |
10.00 | 50 | 10.00 | 1.67*10-3 | 2.78 | |
18.00 | 90 | 2.00 | 2.6*10-4 | 3.59 | |
19.80 | 99 | 0.20 | 2.5*10-5 | 4.60 | |
19.98 | 99.9 | 0.02 | 2.5*10-6 | 5.60 | |
20.00 | 100.0 | 0.00 | 5.1*10-7 | 6.30 | |
20.02 | 100.1 | 0.02 | 1.1*10-7 | 8.00 | |
20.20 | 101 | 0.20 | 1.1*10-8 | 9.00 | |
根據(jù)上表中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以繪制其配位滴定曲線如下圖：
注：黃色部分為滴定突躍過程，也就是顏色變化的關(guān)鍵過程。
在表中可以很直觀的看出在滴定終點(diǎn)時(shí)要應(yīng)注意：當(dāng)?shù)味ㄒ喝缦聢D顏色的時(shí)候，操作者誤認(rèn)為已經(jīng)到滴定終點(diǎn)了，實(shí)際上這其實(shí)是反應(yīng)完成99％的顏色，因此會(huì)引起最后檢驗(yàn)結(jié)果的偏小。反之，當(dāng)操作者多滴2滴時(shí)，溶液將會(huì)變成亮藍(lán)色，這又會(huì)造成檢驗(yàn)結(jié)果的偏大。
如下圖
滴定完成99%時(shí)的照片 亮藍(lán)色照片
標(biāo)準(zhǔn)亮藍(lán)色
另外，加入鈣指示劑量的多少也會(huì)對檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，通過查閱一些資料和實(shí)際檢驗(yàn)操作的驗(yàn)證加入鈣指示劑的量在0.1g～0.2g時(shí)最佳。加入的鈣指示劑量過少，最終的檢驗(yàn)結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏小，過多也則會(huì)偏大。
當(dāng)加入的鈣試劑的量過少時(shí)，滴定液的酒紅色會(huì)比較淺，與鈣試劑絡(luò)合的鈣離子（Ca2+）較少，在加入EDTA滴定液的過程中，游離出來的鈣試劑的量也會(huì)比實(shí)際值偏小，導(dǎo)致滴定終點(diǎn)時(shí)滴定液的顏色比較淺，使加入的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積比實(shí)際值要小。當(dāng)加入的鈣試劑的量過多時(shí)，由于鈣試劑變色的原理是在滴定終點(diǎn)時(shí)EDTA與鈣離子（Ca2+）形成更穩(wěn)定的EDTA-Ca絡(luò)合物，鈣指示劑變成藍(lán)色的游離狀態(tài)，但是由于加入的鈣試劑的量較多，滴定液里存在未參加絡(luò)合的鈣試劑，使整個(gè)滴定液呈褐色與藍(lán)色混合色，混合顏色較深不容易判定是否為終點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致需要加入更多的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液使滴定液的顏色變?yōu)榧兯{(lán)色，從而使檢驗(yàn)結(jié)果偏大。
同時(shí)也要注意避免因?yàn)橹甘緞┑难趸冑|(zhì)引起的檢驗(yàn)誤差，這一點(diǎn)可以通過分析鈣試劑的分子結(jié)構(gòu)式得出，在這里就不加以敘述。
另外需要提醒的是：加入鈣指示劑后，不能放置過久，否則滴定終點(diǎn)發(fā)灰不明顯，會(huì)對檢驗(yàn)結(jié)果造成不利影響。
三、樣品的干燥程度對檢驗(yàn)結(jié)果的影響
在GB1892-2007中的第6.4.3分析步驟中所取的樣品是指“稱取約0.1g在250干燥至恒定的樣品”這就是說明如果樣品的干燥程度不足，會(huì)對檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。硫酸鈣在128℃時(shí)失去1.5個(gè)分子結(jié)晶水，在163時(shí)失去所含有的全部結(jié)晶水。如果干燥的程度不足在樣品里可能就有半水的硫酸鈣，在滴定的過程中滴加的EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液的體積會(huì)比完全失水的硫酸鈣要少，最后的檢驗(yàn)結(jié)果會(huì)偏小。通過實(shí)驗(yàn)可以得出大概在250干燥3～4小時(shí)就可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，如果測定時(shí)空氣濕度較大則需要相應(yīng)的延長干燥時(shí)間。
四、檢驗(yàn)試劑濃度誤差對檢驗(yàn)結(jié)果的影響
在滴定過程中由于EDTA濃度的對最后的檢驗(yàn)結(jié)果有直接的影響，所以其濃度是否準(zhǔn)確就顯的很重要。當(dāng)標(biāo)定的濃度相差0.01%時(shí)，但是最后的檢驗(yàn)結(jié)果可能就相差了1%！這一點(diǎn)可以通過計(jì)算來得出。所以在相同的測定條件下如果EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定液標(biāo)定的結(jié)果存在誤差，那最終的檢驗(yàn)結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生檢驗(yàn)誤差，從而對產(chǎn)品的品質(zhì)判斷產(chǎn)生影響。
五、其它原因?qū)е碌恼`差對檢驗(yàn)結(jié)果的影響
這主要是指以下幾個(gè)方面導(dǎo)致的檢驗(yàn)誤差：
①儀器誤差 滴定管的刻度不準(zhǔn)確又未經(jīng)校正，天平在使用是沒有完全預(yù)熱就稱量或者在稱量之前沒有校正。那么在滴定的過程中也會(huì)對檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
②環(huán)境誤差 由于測定環(huán)境是影響所帶來的檢驗(yàn)誤差。在不同的溫度下，玻璃的膨脹系數(shù)不同，不同的濕度樣品吸濕的程度不同，灰塵也會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果。
③其它原因?qū)е碌恼`差
綜上所述：在測定硫酸鈣有效含量的操作過程中，要對整個(gè)滴定過程滴定液的顏色的變化要有很直觀的了解。對會(huì)引起檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏差的條件因素，在檢驗(yàn)的過程中要盡量的消除或者避免，同時(shí)也要提升檢驗(yàn)員自我的檢驗(yàn)水平和使用精密度更高的儀器來確保檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
參考資料：
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[5]張水華編 《食品分析》 第六章 72～73 ；
[6]國家質(zhì)量監(jiān)督管理局 《GB 1892-2007 食品添加劑 硫酸鈣》；
[7]曾云鶚 張華山 陳震華編 《現(xiàn)代化學(xué)試劑手冊 第四分冊 無機(jī)離子顯色劑》270～271 ；
[8]周同惠編 《分析化學(xué)手冊（第二版）第一分冊 基礎(chǔ)知識與安全知識》350～356 ；
[9]夏玉宇編 《化驗(yàn)員實(shí)用手冊 第三部》 第十章 525～546；
[10]夏玉宇編 《化驗(yàn)員實(shí)用手冊 第二部》 第五章 230～234
