Способ определения фосфора в биологических материалах

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при исследованиях и анализе биологических материалов. Для минерализации навески материала используют смесь серной и азотной кислоты в соотношении 1:0,8-0,4 при нагревании (кипячении), причем азотная кислота добавляется в два приема по 1/2 части общего количества смеси. Способ позволяет снизить расход окислительной смеси, повысить экономичность и надежность анализа.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к способам определения фосфора в биологических материалах (растительные материалы, корма, зерносмеси) и может быть использовано при исследованиях и анализе материалов.

Определение фосфора в исследуемых материалах включает следующие операции: взятие навески, минерализация (озоление) ее обработкой химреагентами-окислителями, катализаторами, их смесью при нагревании с образованием фосфат-ионов, последующее внесение растворов азотной кислоты, ванацата и молибдата аммония для образования комплекса их с фосфатами желтого цвета, фотометрирования раствора с замером оптической плотности [1].

Самой продолжительной и трудоемкой операцией является минерализация навески.

Описано сухое озоление путем сжигания и прокаливания навески в печи при 525-550^oС в течение 5-6 час [2].

Наиболее близким по технической сущности является метод определения фосфора в растительных материалах, кормах при мокром озолении навески воздушно-сухого измельченного материала путем обработки химреагентами, включающими окислители - серную кислоту, перекись водорода, катализатор - селен - при кипячении [3].

Используют концентрированную серную кислоту (плотность 1,82 г/см³), 30%-ный водный раствор перекиси водорода. Селен предварительно растворяют в серной кислоте (5 г/л). К навеске материала (порядка 0,2 г) в мерной пробирке добавляют последовательно раствор перекиси водорода, через 1,5-2 мин серную кислоту с селеном. В электронагревателе медленно в течение 0,5-1 часа нагревают до кипения (до 380^oС) во избежание бурной реакции и кипятят 1,5-2 часа до обесцвечивания раствора. После осветления раствор охлаждают, доводят дистиллированной водой до метки, перемешивают, берут аликвотную часть в мерную колбу, вносят раствор азотной кислоты, реакционную смесь (в соотношении 1: 1: 1 раствор азотной кислоты, ванадата и молибдата аммония) доводят водой до метки, выдерживают 30 мин для образования желтого окрашивания и фотометрируют, замеряя оптическую плотность раствора. Предварительно готовят стандартный раствор фосфора из KH₂PO₄ с содержанием 1 мг/мл фосфора и аликвотную часть его смешивают в мерной колбе с раствором азотной кислоты, реагирующей смеси, доводят до метки и через 30 мин фотометрируют. Строят градуировочный график в координатах: ось абсцисс - количество фосфора, ось ординат - оптическая плотность раствора.

Для исследуемой пробы по величине оптической плотности по градуированному графику находят количество фосфора и рассчитывают содержание фосфора (X, %) Х=а•100/Н; где а - количество фосфора по градуировочному графику; Н - навеска материала, мг.

Изобретение касается совершенстесвания операции минерализации.

Недостатки известного способа: - большая продолжительность (суммарно 2-3 часа); - сложности, связанные с трудоемкостью и дороговизной химреагентов (селен, перекись водорода).

Цель изобретения - сокращение продолжительности минерализации и определения, упрощение и повышение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что в качестве химреагентов при минерализации наряду с серной кислотой используют азотную кислоту (плотность 1,4 г/см³) в соотношении 1:0,8 - 1:0,4, причем азотная кислота добавляется в 2 приема (по 1/2 от общего количества с целью устранения слишком бурного озоления). Навеску материала (0,2-0,5 г), взвешенную на аналитических весах, вносят в коническую колбу из термостойкого стекла вместимостью 100 мл, добавляют серную кислоту, первую порцию азотной кислоты, нагревают на электроплитке с регулируемой степенью нагрева при более слабой степени нагрева в течение 15-20 мин (15 мин при навеске 0,2-0,3 г, 20 мин при навеске 0,4-0,5 г) до начала выделения густых белых паров, отключают нагрев, охлаждают 4-6 мин, вносят вторую порцию азотной кислоты, вновь нагревают при более интенсивном нагреве и кипятят 15-25 мин (15 мин при навеске 0,2-0,3 г, 25 мин при навеске 0,4-0,5 г) до обесцвечивания (осветления) раствора, отключают нагрев, охлаждают 3-5 мин, добавляют дистиллированной воды (количество, равное объему взятой серной кислоты) и нагревают до кипения (для перевода пирофосфатов в ортофосфаты), отключают нагрев, охлаждают, количественно переносят в мерную колбу, доводят до метки водой. Аликвотную часть раствора переносят в мерную колбу, добавляют последовательно растворы азотной кислоты, реагирующей смеси (в соотношении 1:1:1 растворы азотной кислоты, ванадата и молибдата аммония), доводят водой до метки и фотометрируют в кювете с толщиной слоя 30 мм с синим светофильтром (максимум поглощения 450-460 нм) на фотоэлектороколориметре, замеряя оптическую плотность раствора.

Предварительно строят градуировочный график.

Приготовляют стандартный раствор фосфора по навеске монокалийфосфата с концентрацией 1 мг/мл, к аликвотным частям в мерных колбах добавляют растворы азотной кислоты и реагирующей смеси как указано выше, доводят до метки водой и фотометрируют, определяя оптическую плотность растворов.

Строят градуировочный (калибровочный) график в координатах: по оси абсцисс - количество фосфора, по оси ординат - оптическая плотность. В исследуемой пробе по значению оптической плотности на градуировочном графике находят количество фосфора и рассчитывают его содержание как указано выше. Общая продолжительность операции минерализации нагреванием составляет от 40 до 60 мин. Изменение соотношения реагентов повышает продолжительность минерализации.

Пример 1 Навеску воздушно-сухого измельченного силоса кукурузного 0,5 г вносят в коническую колбу вместимостью 100 мл, закрывают воронкой, добавляют 5 мл серной кислоты (плотность 1,82 г/см³) и 2 мл азотной кислоты (плотность 1,4 г/см³), через 4-5 мин нагревают на электроплитке при малом нагреве 20 мин до выделения густых белых паров, отключают нагрев, охлаждают 4-6 мин, вносят вторую порцию азотной кислоты - 2 мл - и вновь нагревают при более сильном нагреве при кипении 25 мин до обесцвечивания раствора, отключают нагрев, охлаждают 3-5 мин, добавляют 5 мл дистиллированной воды, вновь нагревают до кипения, отключают нагрев, охлаждают. Раствор из конической колбы количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят водой до метки, перемешивают. 10 мл аликвотной части раствора переносят в другую мерную колбу вместимостью 50 мл, добавляют 5 мл азотной кислоты 1:2, 15 мл реагирующей смеси (в соотношении 1:1:1 растворов азотной кислоты 1:2, 0,25% ваиадата аммония, 5% молибдата аммония) доводят водой до метки. Выдерживают 30 мин для развития желтого окрашивания и фотометрируют на фотоэлектрокалориметре с синим светофильтром в кюветах с толщиной слоя 30 мм. Раствором сравнения служит нулевой раствор шкалы (указанные реактивы без внесения фосфора). Предварительно строят градуировочный график как описано выше. По значению оптической плотности находят количество фосфора по графику и рассчитывают содержание фосфора - 0,28%.

Пример 2 Навеску воздушно-сухой измельченной зерносмеси 0,24 г переносят в коническую колбу, добавляют 5 мл серной кислоты и 1 мл азотной кислоты, через 4-5 мин нагревают на электроплитке при слабом нагреве 15 мин до выделения густых белых паров, охлаждают 4-6 мин, добавляют вторую порцию - 1 мл азотной кислоты, нагревают при более сильной степени нагрева азотной кислоты, нагревают при более сильной степени нагрева при кипении 15 мин до обесцвечивания раствора, охлаждают 3-5 мин, добавляют 5 мл дистиллированной воды, нагревают до кипения, охлаждают. Далее переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл количественно, доводят водой до метки, и далее поступают как в примере 1. Содержание фосфора 0,70%.

Аналогичным способом определяют содержание фосфора: - в сенаже ячменном 0,20%; - в сене житняковом 0,20%;
- в сене овсяном 0,35%.

Таким образом, предложенный способ позволяет сократить продолжительность минерализации с 2-3 часов до 40-60 минут, упростить определение и повысить экономичность.

Источники информации
1. В. А. Разумов. Массовый анализ кормов. Справочник. М.: Колос, 1982, с.15, 38.

2. Инструкция для лабораторий Государственной агрохимической службы по анализам кормов. М.: ЦИНАО, 1978, с.17, 19.

3. Инструкция для лабораторий Государственной агрохимической службы по анализам кормов. М.: ЦИНАО, 1978, с.32, 35.

Формула изобретения

Способ определения фосфора в биологических материалах, включающий взятие навески, минерализацию ее окислительной смесью на основе концентрированных растворов серной и азотной кислот при кипячении с последующей обработкой водой, растворами азотной кислоты, ванадата и молибдата аммония, фотометрирование окрашенного раствора, отличающийся тем, что минерализацию навески проводят смесью серной и азотной кислот в соотношении 1:0,8-0,4, при этом азотную кислоту добавляют в два приема по 1/2 части общего количества смеси.