KMnO4法和EDTA絡(luò)合滴法測定飼料中鈣含量的注意事項

田蘊，葛敏，張?zhí)K珍，賀燕，張競男

（連云港市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，江蘇 連云港 222001）

KMnO4法和EDTA絡(luò)合滴法測定飼料中鈣含量的注意事項

田蘊，葛敏，張?zhí)K珍，賀燕，張競男

（連云港市畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，江蘇 連云港 222001）

鈣是動物體內(nèi)含量最大的無機鹽，鈣不僅是構(gòu)成骨組織的主要礦物質(zhì)成分，而且在機體各種生理和生物化學(xué)過程中起著重要作用。鈣對動物的重要作用是不可替代的，鈣缺乏病是常見的營養(yǎng)性疾病，但是鈣過量又會對動物造成不良影響和危害。因此，在動物飼糧中應(yīng)合理添加鈣。文章對國標(biāo)方法（KMnO4法和EDTA絡(luò)合滴定法）中影響飼料中鈣含量測定的關(guān)鍵影響因素進行分析。

KMnO4法；EDTA絡(luò)合滴定法；飼料；鈣

從2002年起，國家標(biāo)準(zhǔn)將GB/T6436-2002《飼料中鈣的測定》中的高錳酸鉀法作為仲裁法測定飼料中的鈣，并被廣泛運用，其鈣含量測定原理是將試樣中有機物破壞，使鈣變成溶于水的離子，用草酸銨定量沉淀，再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定間接測定飼料中鈣的含量[1-2]。該方法中涉及兩個重要的反應(yīng)步驟：沉淀反應(yīng)，即用草酸銨定量沉淀溶液中的鈣離子；氧化還原滴定，即用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的草酸根離子，間接測定鈣的含量。高錳酸鉀法的兩個重要反應(yīng)能否操作得當(dāng)，將直接影響到最終結(jié)果的準(zhǔn)確度和科學(xué)性。國標(biāo)方法中另一個飼料中鈣含量測定方法為乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）絡(luò)合滴定法，其鈣含量測定原理是鈣溶液制備過程同KMnO4法，用三乙醇胺、乙二胺、鹽酸羥胺、淀粉溶液消除試樣分解液中干擾離子的影響，在堿性溶液中分別以鈣黃綠素為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液絡(luò)合滴定測定鈣含量[3-5]。

本文結(jié)合實踐經(jīng)驗，從影響KMnO4法兩步反應(yīng)及EDTA絡(luò)合滴定法幾個影響因素入手，分析了可能對結(jié)果造成影響的因素，以期為高錳酸鉀法和乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法測定飼料中鈣含量的試驗操作提供參考。

1 高錳酸鉀法

高錳酸鉀法涉及如下兩個重要反應(yīng)步驟，直接影響到結(jié)果的準(zhǔn)確度和科學(xué)性。

1.1 沉淀反應(yīng)

在此反應(yīng)中生成的草酸鈣沉淀（CaC2O4）為顆粒細(xì)小的晶形沉淀，欲得到晶形沉淀一般應(yīng)滿足下列沉淀條件。

在適當(dāng)稀釋的溶液中進行沉淀，以降低相對過飽和度；在不斷攪拌下慢慢地滴加稀釋的沉淀劑，以免局部相對過飽和度太大；在熱溶液中進行沉淀，使溶解度略有增加，相對過飽和度降低。同時，溫度升高可減少雜質(zhì)的吸附；陳化，即在沉淀完全后，讓沉淀和母液一起放置一段時間，溶液中大小晶體同時存在，溶液對大晶體已經(jīng)達到飽和，而對微小晶體尚未達到飽和，因而小晶體逐漸溶解，大晶體不斷長大，最后獲得粗大的晶體。陳化作用還能使沉淀變得更純凈，因為大晶體的比表面積較小，吸附雜質(zhì)量小，同時，由于小晶體溶解，原來吸附、吸留或包藏的雜質(zhì)，將重新溶解，因而提高了沉淀的純度。

該方法中需要將溶液煮沸，慢慢滴加草酸銨溶液，且不斷攪拌，最后放置過夜，使沉淀陳化，目的就是得到純凈的晶形沉淀。

同時，影響沉淀溶解度的因素也很多，如共同離子效應(yīng)、鹽效應(yīng)、酸效應(yīng)及絡(luò)合效應(yīng)等。此外，溶液溫度、沉淀顆粒大小和結(jié)構(gòu)也有影響，在此步驟中，主要考慮酸效應(yīng)和溫度的影響。

1.1.1 酸效應(yīng)

在草酸鈣的飽和溶液中存在以下平衡：

草酸溶液存在以下平衡：

在不同酸度下，溶液中存在的沉淀劑的總濃度：

能與Ca2+離子形成沉淀的是C2O42-離子，而[C2O4]總/[C2O42-]=ɑC2O4（H），此為草酸的酸效應(yīng)系數(shù)，溶液的酸度越大該數(shù)值越大。故[Ca2+][C2O4]總=Ksp. ɑC2O4（H），Ksp為的沉定溶解平衡常數(shù)。

而難溶電解質(zhì)在水中解離量很少，溶解的即為全部電離，草酸鈣的溶解度

因此，沉淀的溶解度與溶液的酸度有關(guān)，故測定過程中溶液應(yīng)保持合適的酸度。該方法中在制備樣品液時，加入的鹽酸是過量的，由于草酸（H2C2O4）在酸性溶液中大部分以HC2O4-離子存在，C2O42-離子的濃度很小，此時即使Ca2+離子濃度很大，也不會生成草酸鈣沉淀，故該方法中用甲基紅作指示劑滴加稀氨水調(diào)節(jié)溶液酸度為2.5～3.0，由于H+離子逐漸被中和，C2O42-離子緩緩增加，就可以生成草酸鈣沉淀，滴加完草酸銨溶液后，仍需控制溶液的酸度為2.5～3.0，這樣不僅可以避免Ca（OH）2或（CaOH）2C2O4沉淀的生成，而且生成草酸鈣沉淀又便于過濾和洗滌。

1.1.2 溫度效應(yīng)

一般來說，絕大多數(shù)沉淀的溶解度隨溫度的升高而增大，為防止沉淀溶解度增大而造成溶解損失，沉淀須泠卻后才可過濾，洗滌草酸鈣沉淀時，溶液應(yīng)沿著濾紙邊緣向下洗，使沉淀集中于濾紙中心部位，減少損失。

1.2 氧化還原滴定

高錳酸鉀溶液不夠穩(wěn)定且常伴有少量雜質(zhì)，高錳酸鉀與草酸的化學(xué)反應(yīng)歷程復(fù)雜且常伴有副反應(yīng)發(fā)生。高錳酸鉀是一種強氧化劑，在強酸性溶液中，有很強的氧化能力，因此一般都在強酸性條件下使用，因此，為得到準(zhǔn)確的鈣的測定結(jié)果，該方法中，所得到的草酸鈣可用過量稀硫酸溶解：

在硫酸溶液中用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的草酸根離子，發(fā)生如下反應(yīng)：

該反應(yīng)應(yīng)注意反應(yīng)的溫度、酸度、滴定速度等條件的影響。

1.2.1 溫度

在室溫下此反應(yīng)的速度很慢，因此要將溶液加熱至80℃后進行滴定，但溫度不宜過高，否則在酸性溶液中會使部分草酸分解：

1.2.2 酸度

溶液應(yīng)保持足夠的酸度，酸度不夠時，易生成二氧化錳（MnO2）沉淀，但酸度過高又會促使草酸（H2C2O4）分解，用適量稀硫酸溶解沉淀，即可控制溶液保持合適的酸度，不選用鹽酸的原因是在鹽酸溶液中進行反應(yīng)要消耗較多的高錳酸鉀溶液，使滴定結(jié)果偏高。

1.2.3 滴定速度

由于高錳酸根離子MnO4-與草酸根離子C2O42-的反應(yīng)是自動催化反應(yīng)，即生成的錳離子Mn2+能催化反應(yīng)快速進行，滴定開始時，加入的第一滴高錳酸鉀溶液褪色以后，再加第二滴，等幾滴高錳酸鉀溶液已經(jīng)起作用后，滴定速度就可以稍微快些，但也不能太快，否則加入的高錳酸鉀溶液來不及與草酸根離子C2O42-反應(yīng)，就在熱的酸性溶液中發(fā)生分解：

1.2.4 滴定終點

高錳酸鉀法滴定終點不太穩(wěn)定，是由于空氣中的還原氣體及塵埃等雜質(zhì)落入溶液中能使高錳酸鉀緩慢分解，而使粉紅色消失，因此以半分鐘不褪色為滴定終點。

2 乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法

由于EDTA能和許多種金屬離子形成絡(luò)合物，而測試液中除了待測的Ca2+，還存在著Fe3+、Cu2+、Mn2+、Mg2+等，在滴定時會存在彼此干擾，如何提高選擇性，避免干擾，滴定溶液中的Ca2+，是該反應(yīng)中需要解決的重要問題，在該反應(yīng)中主要通過以下方法提高絡(luò)合滴定的選擇性。

2.1 控制溶液的酸度

不同金屬離子EDTA絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)不同，因而在滴定時，允許的最小pH也不同，這就需要控制溶液的酸度，使其只能滿足Ca2+完全絡(luò)合時的最小pH，以及防止該種離子水解析出沉淀的最大pH，此時就只有Ca2+與EDTA形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，而其他離子與EDTA不絡(luò)合，這樣就避免了其他離子的干擾。

2.2 加入掩蔽劑

為了提高絡(luò)合滴定對Ca2+的選擇性，常加入掩蔽劑來掩蔽干擾離子，降低干擾離子的濃度，使干擾離子不與EDTA或指示劑絡(luò)合，從而消除干擾。

在使用掩蔽劑時，除了應(yīng)該明確它的使用條件外，要特別注意性質(zhì)和加入時的條件，比如用來掩蔽Fe3+等離子的三乙醇胺，必須在酸性溶液中加入，然后再堿化，如果溶液呈堿性，則會生成氫氧化物沉淀而不易絡(luò)合掩蔽。此外還要注意掩蔽劑的用量要適當(dāng)，既要稍微過量，使干擾離子能完全掩蔽，但又不能過量太多，否則待測離子也可能部分被掩蔽。

2.3 滴定終點

用乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法滴定樣品試液時，滴定終點須是在黑色背景下溶液呈現(xiàn)紫紅色，若無黑色背景，則易出現(xiàn)滴定不完全，滴定值偏小的情況。

3 結(jié)論

通過對KMnO4法和EDTA絡(luò)合滴定法的長期運用可以發(fā)現(xiàn)，兩種方法測定飼料中鈣含量結(jié)果相近[6-9]。高錳酸鉀法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，是國標(biāo)推薦使用的仲裁方法，但是高錳酸鉀法也存在操作步驟繁瑣，測定消耗時間長的缺點，另外高錳酸鉀溶液由于自身不穩(wěn)定需要經(jīng)常標(biāo)定，這些缺點使得高錳酸鉀法很難滿足飼料品控所要求的準(zhǔn)確快速出結(jié)果的要求。乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合滴定法與高錳酸鉀法相比，省去了沉淀的陳化過濾和洗滌等操作步驟，因而操作簡便，耗時短。但由于其滴定終點較難把握，容易人為造成測量值的偏差[10-15]。

這兩種方法作為國標(biāo)方法廣泛應(yīng)用于飼料中鈣的測定，為了得到較準(zhǔn)確的結(jié)果，在使用過程中應(yīng)注意以下幾點：高錳酸鉀法的沉淀步驟和氧化還原滴定過程均需要保持合適的酸度。沉淀步驟中溶液的pH直接影響了沉淀能否充分，控制溶液的酸度為2.5～3.0，這樣不僅可以避免Ca（OH）2或（CaOH）2C2O4沉淀的生成，且使生成的草酸鈣沉淀又便于過濾和洗滌。氧化還原滴定過程中用稀硫酸溶解沉淀，可使溶液保持合適的酸度，以便于得到準(zhǔn)確的測定結(jié)果。高錳酸鉀法的兩步重要反應(yīng)均需要在合適的溫度下進行。沉淀步驟中沉淀須冷卻后才可過濾，以減少樣品損失，氧化還原滴定過程中要將溶液加熱至80℃后進行滴定，以利于反應(yīng)快速充分的進行。EDTA絡(luò)合滴定法中，要注意控制溶液的pH，及加入掩蔽劑時酸度的調(diào)節(jié)，以及加入掩蔽劑量的控制。KMnO4法和EDTA絡(luò)合滴定法在滴定過程中，滴定的速度直接影響到對滴定終點的判定，隨著滴定的進行，需要調(diào)整滴定速度，并在合適的背景顏色下觀察溶液的變色反應(yīng)，以利于反應(yīng)的徹底，結(jié)果更加準(zhǔn)確。

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Analysis of the Factors for Calcium Determination in Feeds by KMnO4and EDTA Complexometric Titration Methods

TIAN Yun,GE Min,ZHANG Suzhen,HE Yan,ZHANG Jingnan

（Lianyungang Animal Products Quality Supervision and Inspection Center,Lianyungang 222001,Jiangsu,China）

Calcium is the most abundant inorganic salt in animals,which is not only the main mineral composi?tion that constitutes bone tissue,but also plays an important role in various physiological and biochemical processes. Calcium plays an irreplaceable role in animals and calcium deficiency is a common nutritional disease.Excessive cal?cium can cause adverse effects and harm to animals and its should be added reasonably in animal diets.In this paper, the key factors affecting the determination of calcium by the National standard method(KMnO4method and EDTA complexometrictitration)infeedwereanalyzed.

KMnO4method;EDTA complexometric titration;feed;calcium

S816.8；S816.71

A

1001-0084（2017）04-0012-04

2017-03-15

田蘊（1979-），女，江蘇沛縣人，高級獸醫(yī)師，主要從事飼料、生鮮乳、畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測與實驗室管理工作。