2. Določanje železa v suhih vzorcih začimb

NALOGA

Pripravite umeritveno krivuljo in določite vsebnost železa v vzorcih začimb.  
 

TEORETIČNA IZHODIŠČA

Železo je del hemoglobina, sestavljenega  proteina, katerega funkcija je prenos kisika v krvi. Nahaja se  tudi v mioglobinu, ki sodeluje pri shranjevanju kisika v mišičnih celicah. Ljudje, ki jim primanjkuje železa se hitro utrudijo.

Telo za svoje potrebe najlažje koristi železo, ki je vezano na hemoglobin in se zato imenuje hem železo. Hem železo se nahaja v ostrigah, mesu, perutnini in ribah.  Našteta živila pa vsebujejo tudi železo, ki ni vezano na  hemoglobin, to je ne-hemno železo. Ta oblika železa se nahaja v suhem sadju, melasi, zelenjavi, vinu in začimbah.

Metoda določanja železa v začimbah vključuje:  žarenje  začimb v žarilnem lončku do pepela, raztapljanje preostanka v razredčeni klorovodikovi kislini, tvorbo kompleksov železovih(III) ionov s tiocianatnimi ioni in merjenje transmitance obarvanih kompleksov. Železovi(III) ioni tvorijo s tiocianatnimi ioni vrsto oranžno-rdeče obarvanih kompleksov. Prva stopnja reakcije je predstavljena s spodnjo enačbo. Do šest tiocianatnih ligandov se lahko veže na en železov(III) ion.

Tiocianat je eden najstarejših reagentov za določanje železa(III) v različnih vzorcih. Tiocianat ne sodi  niti med zelo  občutljive niti med zelo selektivne reagente. Izbrali smo ga zato, ker je lahko dostopen.
 

LABORATORIJSKA OPREMA IN REAGENTI

• Spektra^TM spektrometer.
• Vzorci suhih začimb: npr. bazilika, timijan, majaron  
• 0,05 M raztopina  železovega(III) klorida  (0,6705 g of FeCl₃ . 6 H₂O na 50 mL raztopine),
• 0,1 M raztopina KSCN,
• 2 M raztopina HCl,
• žarilni lonček, mikropipeta, gorilnik, stojalo za gorilnik, trikotni žarilnik, vodna kopel, filtrirni papir z najmanjšo velikostjo por, stekleni lij, držalo za lij, laboratorijsko stojalo, steklena palčka, 20 ml viale z zamaški.
   

NEVARNOSTI
 

POSTOPEK

Priprava vzorca začimbe:

1. Stehtamo čisti in suhi žarilni lonček.
2. Zmeljemo in homogenizirmo vzorce začimb.
3. V žarilni lonček natehtamo 1 g vzorca začimbe.
4. Z gorilnikom začnemo počasi segrevati žarilni lonček z začimbo. Ko se zmanjša volumen vzorca, žarimo vzorec toliko časa, da ostane v lončku bel ali siv pepel, ki ne sme vsebovati črnih delcev (za baziliko zadošča, če vzorec žarimo uro in pol, druge vzorce je treba žariti dlje).
5. Po končanem žarenju vzorca pustimo, da se žarilni lonček s pepelom ohladi na sobno temperaturo.
6. Žarilni lonček s pepelom vzorca stehtamo.
7. Pepelu dodamo 5 mL 2 M HCl.
8. Raztopino vzorca v žarilnem lončku izparimo na vodni kopeli do suhega.
9. Ohladimo in dodamo 3 mL deionizirane vode, 5 mL 2 M HCl in 5 mL 0,1 M KSCN.
10. Raztopino vzorca filtriramo skozi filter z najmanjšo velikostjo por. Prvo tretjino filtrata zavržemo in preostanek filtrata zberemo v čisti, suhi viali. Vialo zapremo in shranimo za kasneje.

Priprava raztopine diluenta in osnovne raztopine železovega(III) tianocianatnega kompleksa:

1. Raztopino diluenta pripravimo tako, da v čisti, suhi viali zmešamo: 3 mL deionizirane vode, 5 mL 0,1 M KSCN in 5 mL 2 M HCl.
2. Osnovno raztopino železovega(III) tiocianatnega kompleksa pripravimo v čisti, suhi viali z mešanjem: 0,5 mL 0,05 M raztopine FeCl₃, 2,5 mL deionizirane vode in 5 mL 0,1 M raztopine KSCN ter 5 mL 2 M HCl.

Spektrometrične meritve

Slepo, vzorec-(ce) in niz raztopin za pripravo umeritvene krivulje pripravimo na blistru tako, kot je prikazano v spodnji tabeli.

Blister vstavimo v merilno komoro spektrometra Spektra^TM tako, da je na merilnem mestu slepa. Uporabimo modro LED in pri njeni maksimalni intenziteti nastavimo transmitanco slepe na 100,0. Izmerimo transmitance vzorcev in umeritvenih raztopin ter zapišemo rezultate v spodnjo tabelo. Izračunamo absorbanco in pripravimo umeritveno krivuljo, kot je prikazano spodaj.

Uporabimo linearno enačbo, ki jo dobimo iz svojih podatkov za umeritveno krivuljo in izračunamo koncentracijo železa v raztopini vzorca.

Opozorilo

Če je absorbance vzorca večja, kot je absorbanca zadnje umeritvene raztopine, v nobenem primeru ne smemo vzorca redčiti z vodo. Redčenje vzorca z vodo bi vplivalo na premik ravnotežja reakcije in povzročilo, da bi dobili povsem neveljaven rezultat. Raztopino vzorca lahko razredčimo le z raztopino diluenta.

Vsebnost železa v 100 g vzorca zažimbe izračunamo:

Primer

V našem primeru smo analizirali 1,0041 g suhega vzorca bazilike. Transmitanca raztopine vzorca, ki smo jo merili proti slepi z uporabo modre LED je bila 77.5.

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

0,1107 = 0,0037 x - 0,0361

γ(Fe³⁺) = x = 39,67 mg/L

Vsebnost železa v 100 g suhega vzorca bazilike je 51,4 mg.

Razvili in pripravili: Margareta Vrtačnik*, Vida Mesec*, Nataša Gros** in Domen Klančar**
*Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta
**Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo