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电位滴定法测定可口可乐中的磷酸含量

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2023/10/25

私聊

电化学综合讨论

电位滴定法测定可口可乐中的磷酸含量

摘要：介绍了一种采用电位滴定法测定可乐中磷酸含量的方法。本科生即可完成实验，简单易行有效。选用电位滴定技术有效解决了可口可乐有颜色，滴定终点不易判断的问题，同时避免了传统滴定法在滴定终点判断上的主观性，还实现了自动化测定，以提高测定准确度。运用该方法测定出可口可乐中的磷酸含量为0.196 g/L。

关键词：电位滴定法；可口可乐；磷酸含量；含量测定

引言

碳酸饮料可乐已风靡世界百余年，受到很多人的喜爱。然而，可乐中含有磷酸。一般认为，过多饮用可乐会使得人体磷摄入过多，血磷增高，与血钙反应降低其浓度，从而破坏了骨钙与血钙之间的平衡，为保持血钙浓度的稳定，人体会动用骨钙来补充血钙损失，骨盐溶解，钙从骨骼中的溶解和脱出增加，进而造成人体骨质软化与骨质疏松^[1]。正因此，对可乐中的磷酸含量进行测定是非常有意义的，笔者选取可口可乐进行了探索。

对于可口可乐中磷酸含量的测定，目前已有多个团队采用不同测定方法进行了探索，但所得结果不一，相差较大。江桐等采用酸碱（传统）滴定法测定可口可乐中的磷酸含量为0.36 g/L^[2]；卢爱民等采用核磁共振磷谱法测定含量为0.8462 g/L^[3]；陈清爱等基于MoS₂模拟酶测定含量为1.345 g/L；陈清爱等采用钼蓝比色法测定含量为1.336 g/L^[4]；张帆等采用高效液相色谱法测定含量为0.00449 g/L^[5]；M. A. Bello等报道可口可乐中的磷酸含量为0.530 g/L^[^1]。

故而笔者对测定可口可乐中的磷酸含量进行了探索，试图设计一种本科生所能进行的简单易行的实验方法对可口可乐中的磷酸含量进行测定。
1. 实验部分

1.1 实验设计讨论（实验中主要面临的困难与解决方案）

1.1.1 可口可乐中物质成分较为复杂，可能存在磷酸以外的物质与滴定剂NaOH反应

经查阅可口可乐包装，其配料为水、果葡糖浆、白砂糖、食品添加剂（二氧化碳、焦糖色、磷酸、咖啡因）、食用香精。易知，可口可乐中酸性物质仅含CO₂（与水反应生成不稳定的碳酸）和磷酸。故，除去CO₂即可排除干扰，使用NaOH滴定可口可乐中的磷酸^[2]。

1.1.2 可口可乐有颜色，滴定终点不易判断

配料中的焦糖色使得可口可乐为有色溶液，传统滴定法中确定滴定终点的指示剂变色后不易观察，难以判断是否到达终点。因此江桐等加入活性炭用以吸附可乐中的着色剂焦糖色，但无法排除活性炭可能吸附磷酸的干扰^[2]。

而电位滴定法利用电极电位在化学计量点附近的突变来代替指示剂的颜色变化确定滴定终点，利于对有颜色或浑浊的待测溶液滴定。同时，选用电位滴定法不仅可避免传统滴定法在终点判断上的主观性，还可实现自动化和连续测定，灵敏度和准确度高。其也因此被广泛应用于食品、药学、冶金等领域的样品分析^[6]。故而笔者选用电位滴定法测定可口可乐中的磷酸含量，以解决可口可乐有颜色，滴定终点不易判断的问题。

1.2 实验试剂、材料和仪器

试剂：NaOH、可口可乐（三瓶不同批次的）、去离子水

仪器：电子天平、小烧杯（100mL）、玻璃棒、容量瓶（500mL）、滴管、油浴锅、烧瓶、冷凝管、电位滴定仪、滤纸、移液管（50mL）

1.3 实验步骤（各步骤具体操作请见实验指导书）

（1）配制0.05 mol/L NaOH溶液；

（2）100℃回流加热20分钟除去可口可乐样品中的CO₂；

（3）润洗电位滴定仪滴定管；

（4）NaOH电位滴定可口可乐中的磷酸；

（5）计算可口可乐中的磷酸含量。

2.结果与讨论

2.1 实验数据及数据处理

表1 实验数据及数据处理

NaOH浓度	（mol/L）	0.05
样品体积	（mL）	50.00
样品批次	【生产日期】	0307			0321
平行滴定	【第几次】	1	2	3	1	2	3
NaOH用量	（mL）	5.903	5.927	5.920	5.933	6.051	6.250
磷酸含量	（g/L）	0.193	0.194	0.193	0.194	0.198	0.204
磷酸各批次平均含量	（g/L）	0.193			0.199
绝对偏差	（g/L）	0.000	0.001	0.000	-0.005	-0.001	0.005
平均偏差	（g/L）	0.000			0.004
相对平均偏差	（%）	0			2
磷酸总平均含量	（g/L）	0.196
绝对偏差	（g/L）	-0.003			0.003
平均偏差	（g/L）	0.003
相对平均偏差	（%）	2

2.2 各试样电位滴定（E-V）图像

图1 试样0307-1电位滴定（E-V）图像

图2 试样0307-2电位滴定（E-V）图像

图3 试样0307-3电位滴定（E-V）图像

图4 试样0321-1电位滴定（E-V）图像

图5 试样0321-2电位滴定（E-V）图像

图6 试样0321-3电位滴定（E-V）图像

3.结论

电位滴定法测定可口可乐中的磷酸含量为0.196 g/L。

4.创新点

第一，采用电位滴定技术设计了一种新的可乐中磷酸含量的测定方法，本科生即可完成实验，简单易行有效；

第二，得到了采用电位滴定法测定出的可口可乐中的磷酸含量数据。

参考文献

[1]张琳娜.“可乐”与磷酸[J].卫生职业教育,2004(10):107.

[2]江桐,王奕聪.利用酸碱滴定法测定可乐中的磷酸含量的探究[J].实验教学与仪器,2019,36(06):70-71.

[3]卢爱民,李小龙,陈敏,杨春龙.核磁共振磷谱快速测定可乐饮料中磷酸根[J].分析试验室,2018,37(05):604-606.

[4]陈清爱,钟良双,庞杰,郭良洽.基于MoS₂模拟酶检测可口可乐饮料中的磷酸根[J].福州大学学报(自然科学版),2016,44(01):124-128.

[5]张帆,贺学锋,汪学楷.高效液相色谱法测定可乐饮料中食品添加剂的含量[J].四川大学学报(工程科学版),2000(04):56-58.

[6]白颖,陶成艳,周芝兰,袁小宝,万军.电位滴定法在中药化学分析中的应用[J].化学工程师,2021,35(09):45-47+28.