库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量

库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量1库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量化学与化学工程学院分析科学研究所中山大学，广东510275摘要本实验利用恒电流库仑分析（库仑滴定法）结合永停法指示终点的方法，对一定质量的某品牌维生素C片中抗坏血酸含量进行测定，计算过程运用了法拉第电解定律。结果测得：维生素C药片中抗坏血酸含量为858.8mg/g。关键词库仑滴定法维生素C双铂极永停法抗坏血酸0引言抗坏血酸，即维生素C（VitaminC）是无色晶体，熔点为192℃，易溶于水及乙醇。在水溶液里该物质极易被氧化，特别是有氧化酶及铜、铁离子存在时，可促进氧化破坏过程。维生素C是人体必需的维生素,对维持人体正常生理机能有着非常重要的作用[1]。对于抗坏血酸含量的测定，一般采用碘量法以及光度法[2]等方法。除此之外，原子吸收光谱法[3]和毛细管电泳法[4]等均有应用。相比于以上方法，库仑滴定是由电解产生的滴定剂来滴定待测物质的一种电化学分析法。由于它不需要配制及标定标准溶液，以电解液直接进行滴定，分析结果通过精确测定电量或电位而获得，因而具有灵敏度高、精密度好和准确性高的特点[5]。本实验是以电解产生的Br2来测定抗坏血酸的含量。抗坏血酸与溴单质能发生氧化还原反应，如下式（1）所示：该反应能快速而又定量地进行，因此可通过电解即时生成Br2来“滴定”抗坏血酸，故该方法亦称为库仑滴定。本实验用KBr作电解质来电解出Br2，电极反应为阳极：2Br−=2e−+Br2阴极：2H++2e−=H2(g)滴定终点用双铂极电流指示法来确定。即在双铂电极间加一小的电压（50-200mV），在终点前，电生出的Br2立即被抗坏血酸还原为Br−离子，因此溶液未形成电对Br2/Br−。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Br2形成Br2/Br−可逆电对，使电流表的指针明显偏转，指示终点到达[6]。+Br2+2HBr（1）库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量2图1采用电流法指示终点的库仑滴定装置定量计算根据法拉第电解定律来计算，有m=Q×𝑀𝑛𝐹（2）上式中，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mC）；M-抗坏血酸的分子量(176.1)；F-Faraday（法拉第）常数，其值为96485C·mol-1；n-电极反应的电子转移数(2e-)。1实验部分1.1仪器和试剂仪器：（1）KLT-1型通用库仑仪（江苏电分析仪器厂）；（2）搅拌器；（3）超声波清洗器；（4）移液枪（量程上限为1000μL）；（5）电解池装置：双铂极工作电极和双铂极指示电极。试剂：（1）电解液：冰醋酸与0.3mol·L-1KBr溶液等体积混合；（2）维生素C药片；（3）蒸馏水若干。1.2实验过程1.2.1库仑仪的调节与准备（1）将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10mA档，“补偿极化电位”沿逆时针旋至“0”，开启电源，预热10min。（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200mV），然后使“极化电位”键复原弹出。1.2.2测量（1）样品溶液配制：准确称取一片维生素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，在超声波清洗器中（振动20min左右）助溶。药片溶解后（药片中有少量辅料不溶），把溶液连同残渣全部转移到50mL容量瓶中，用蒸馏水定容。（2）电解池准备：向电解池中加入70mL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。（3）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，库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量3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Br2，形成Br2/Br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Br2）（4）样品测定：用移液器向电解池中加入500L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。（5）平行测定样品溶液三份。2结果与讨论2.1实验结果实验中药片质量以及三次平行测定的消耗电量如下，注意到单次测量的样品溶液中抗坏血酸含量为原来的1%，故由式（2）可计算得表中数据。表1维生素C药片中抗坏血酸含量的分析结果维生素C药片的重量/g测量次数消耗电量/mC药片中抗坏血酸含量/(mg/g)单次值平均值相对平均偏差/%0.116711045817.2815.90.2121040813.331045817.2实验得出结果为维生素C药片中抗坏血酸含量为815.9mg/g。2.2结果讨论由测定的维生素C药片中抗坏血酸含量为815.9mg/g，则质量分数为81.6%，亦即0.1167g的一片药片中含有952.2mg的维生素C有效成分。过程中结果测定的重现性好，灵敏度高，该方法值得推广和应用。3思考题1．KBr提供Br-离子来形成电对Br2/Br-；冰醋酸则起到缓冲溶液（调节pH）的作用。2．实验装置应尽量避免氧气存在，若O2浓度过高将会与Br-、Br2等物质发生氧化反应，导致抗坏血酸消耗过快，终点提前，最终导致结果偏低。3.由于阴极不断析出H2，同时产生OH-，使溶液碱化。如果不使用冰醋酸组成缓冲体系，在较高的pH值条件下，生成的Br2发生歧化反应，生成的Br含氧酸根氧化能力下降，原反应无法定量进行。4.阴极需要增加保护套，防止生成的Br2继续在阴极反应，导致电解效率小于100%；而指示电极只是用来库仑滴定法测定维生素C药片中的抗坏血酸含量4测量溶液中的电对情况，加保护套会导致测量结果滞后，终点延后，结果偏高。5.为了使库仑法电流效率达到100%，需要进行预电解，将电解液中的还原成分氧化，并残留一定量的Br2，用以扣除电解液，保证电流效率为100%。参考文献[1]斯琴格日乐，恩德，依德日等.苦瓜中维生素C含量的测定[J].光谱实验室，2011，28（2）：847-849.[2]中华人民共和国药典[M].北京：化学工业出版社，1990.[3]董振明，殷海龙，郑养珍等.间接原子吸收法测定维生素C的含量[J].光谱学与光谱分析，2007，27（9）1862-1865.[4]李向军，熊辉，袁倬斌.毛细管电泳法测定复方芦丁片的芦丁和维生素C[J].分析试验室，2001，20（5）：41-43.[5]俞洁敏，傅晓航，李成平.库仑滴定法测定VitaminC片及黄瓜、青椒中抗坏血酸的含量[J].广东微量元素科学，2008，15（4）：44-46[6]叶宪曾，张新祥等.仪器分析教程[M].第2版.北京：北京大学出版社，2007.1.