2. Spektrometryczne oznaczenie zawartości żelaza w suszonych przyprawach.

CEL

Sporządzenie krzywej kalibracyjnej i oznaczenie zawartości żelaza w próbkach suszonych przypraw.

WPROWADZENIE

Żelazo wchodzi w skład hemoglobiny, złożonego białka przenoszącego tlen w układzie krwionośnym. Występuje również w mioglobinie, białku odpowiedzialnym za magazynowanie tlenu w mięśniach. Niedobór żelaza w organizmie powoduje niedotlenienie i w konsekwencji szybkie zmęczenie wskutek wysiłku.

Najlepiej przyswajalną formą żelaza jest jego związek kompleksowy z hemem, występujący między innymi w mięsie, drobiu, rybach i ostrygach. Inne, nieco trudniej przyswajalne formy żelaza, znajdują się w różnorodnych pokarmach, np. suszonych owocach, melasie, zielonych warzywach liściowych, winie i przyprawach.

Jedna z metod oznaczania żelaza w suszonych przyprawach polega na: suchej mineralizacji próbki w wysokiej temperaturze (prażenie w tyglu), rozpuszczeniu pozostałości w rozcieńczonym kwasie solnym, przekształceniu żelaza(III) w związek kompleksowy z jonami tiocyjanianowymi i zmierzeniu transmitancji uzyskanych barwnych roztworów. Jon żelaza(III) tworzy z jonami tiocyjanianowymi szereg jonów kompleksowych o pomarańczowo-czerwonym zabarwieniu. Poniżej przedstawiono pierwszy etap reakcji. W dalszych etapach będą powstawać kompleksy zawierające więcej ligandów tiocyjanianowych, aż do sześciu.

Reakcja z tiocyjanianami jest historycznie najstarszą metodą oznaczania jonów żelaza(III) w roztworze. Metoda ta nie jest szczególnie czuła, czy też selektywna. Tym niemniej została wybrana dla celów tej analizy ze względu na powszechną dostępność odczynników.

APARATURA I ODCZYNNIKI

• spektrometr Spektra^TM.
• suszone przyprawy, np. bazylia, tymianek, majeranek
• roztwór chlorku żelaza(III) FeCl₃ o stężeniu 0,05 mol dm^-3 (0,6705 g FeCl₃ . 6 H₂O na 50 ml roztworu),
• roztwór tiocyjanianu potasu KSCN o stężeniu 0,1 mol dm^-3,
• roztwór kwasu solnego HCl o stężeniu 2 mol dm^-3,
• tygiel, mikropipeta, palnik, trójnóg, łaźnia wodna, sączki z twardej bibuły (ilościowe), lejek szklany, statyw, bagietka szklana, szklane kolbki z korkami.
  

ZAGROŻENIA
 

PROCEDURA

Przygotowanie próbki przyprawy:

1. Zważ suchy i czysty tygiel.
2. Utrzyj równomiernie próbkę przyprawy.
3. Odważ 1 g sproszkowanej przyprawy w tyglu.
4. Ogrzewaj tygiel z próbką w płomieniu palnika. Gdy zaobserwujesz zmniejszenie się objętości próbki, podpal zawartość tygla. Po spaleniu próbki ogrzewaj dalej popiół, aż zawartość tygla będzie stanowił jasnoszary popiół bez ciemnych cząstek (dla bazylii czas ogrzewania wynosi półtora godziny, inne próbki wymagają więcej czasu).
5. Po zakończeniu prażenia ochłodź tygiel do temperatury pokojowej.
6. Zważ tygiel z próbką popiołu.
7. Dodaj 5 ml 2 M HCl do tygla.
8. Odparuj zawartość tygla na łaźni wodnej.
9. Ochłodź tygiel i dodaj 3 ml wody dejonizowanej, 5 ml 2 M HCl i 5 ml 0,1 M KSCN.
10. Przesącz próbkę przez sączek ilościowy. Odrzuć pierwszą 1/3 przesączu i zbierz pozostałą część w suchej kolbce szklanej z korkiem.

Przygotowanie roztworu do rozcieńczania oraz roztworu wyjściowego tiocyjanianowego kompleksu żelaza(III):

1. Przygotuj roztwór do rozcieńczania przez zmieszanie ze sobą w suchej szklanej kolbce 3 ml wody dejonizowanej, 5 ml 0,1 M KSCN i 5 ml 2 M HCl.
2. Przygotuj rozwór wyjściowy tiocyjanianowego kompleksu żelaza przez zmieszanie ze sobą w suchej szklanej kolbce 0,5 ml 0,05 M FeCl₃, 2,5 ml wody dejonizowanej, 5 ml 0,1 M KSCN i 5 ml 2 M HCl.

Pomiary spektrofotometryczne

Przygotuj roztwór odniesienia, próbkę(i) i serię roztworów do kalibracji bezpośrednio w zagłębieniach blistra, zgodnie ze wskazówkami w tabeli:

Wstaw blister do komory pomiarowej spektrometru Spektra^TM, umieść roztwór odniesienia w miejscu pomiaru. Do pomiarów używaj diody niebieskiej przy maksymalnym natężeniu świecenia i ustaw transmitancję roztworu odniesienia na 100,0. Zmierz transmitancję próbki(ek) i roztworów kalibracyjnych. Zapisz wyniki w poniższej tabeli, oblicz wartości absorbancji i sporządź krzywą kalibracyjną.

Oblicz stężenie żelaza w próbce za pomocą równania liniowego wyznaczonego z krzywej kalibracyjnej.

Uwaga

Jeśli absorbancja próbki przekroczy wartość absorbancji najbardziej stężonego roztworu kalibracyjnego, próbki nie należy rozcieńczać wodą. Dodanie wody spowoduje przesunięcie równowagi chemicznej i doprowadzi do błędnych wyników. Próbkę należy rozcieńczyć wyłącznie roztworem do rozcieńczeń. Rozcieńczenie musi być uwzględnione podczas obliczania zawartości żelaza w próbce.

Zawartość żelaza obliczamy wówczas w następujący sposób:

Przykład

Do analizy użyto 1,0041 g suszonej bazylii. Transmitancja próbki zmierzona względem roztworu odniesienia za pomocą niebieskiej diody wyniosła 77,5%.

A = -log(77,5/100) = 0,1107

0,1107 = 0,0037 x – 0,0361

γ(Fe³⁺) = x = 39,67 mg dm^-3

Zawartość żelaza w suszonej bazylii wynosi 51,4 mg na 100 g przyprawy.

Opracowanie: Margareta Vrtačnik*, Vida Mesec*, Nataša Gros** i Domen Klančar**
*Universytet w Lublanie, Wydział Nauk Przyrodniczych i Inżynierii
**Uniwersytet w Lublanie, Wydział Chemii i Technologii Chemicznej