Методика выполнения лабораторной работы
«Изучение окислительно-восстановительного потенциала
(редокс-потенциала) напитков с использованием
цифровой лаборатории Releon»
Цель работы: Изучить понятие об окислительно-восстановительном потенциале (ОВП) как мере химической активности веществ, освоить методику измерения ОВП с помощью беспроводного мультидатчика Releon.
В ходе работы необходимо измерить значения ОВП нескольких образцов, сравнить их между собой и проанализировать возможные причины различий.
Теоретические сведения ОВП (редокс-потенциал, Eh) — это мера способности химического вещества присоединять или отдавать электроны. Выражается в милливольтах (мВ) и показывает, насколько активно протекают окислительные или восстановительные процессы в растворе. Положительные значения ОВП (от +100 мВ до +1200 мВ) указывают на преобладание окислительных процессов в растворе. Это характерно для газированных напитков, водопроводной воды, кофе. Отрицательные значения ОВП (от –400 мВ до –100 мВ) свидетельствуют о доминировании восстановительных процессов. Это характерно для свежевыжатых соков, зелёного чая, молока. При интерпретации результатов необходимо учитывать кислотность (pH) напитка, так как редокс-потенциал существенно зависит от концентрации ионов водорода.
Оборудование и реактивы: датчик ОВП, датчик рН и датчик температуры цифровой лаборатории Releon. Программное обеспечение Releon Lite.
Дополнительное оборудование: штатив лабораторный с держателем для фиксации датчика; химические стаканы (50 — 100 мл) — по одному на каждый образец; дистиллированная вода и промывалка для ополаскивания датчика; фильтровальная бумага (или салфетки) для осушения датчика; этикетки для маркировки образцов.
Объекты исследования: свежевыжатый яблочный сок; пакетированный сок из магазина; ягодный морс (брусника, клюква, черная смородина, клубника), газированный напиток, черный чай, кофе, дистиллированная вода (в качестве контроля).
Подготовка образцов: Свежевыжатые соки и морс приготовить непосредственно перед экспериментом и сразу приступить к измерениям (при хранении на воздухе ОВП быстро меняется из-за окисления). Черный чай и кофе подготовить заранее: чай заварить, дать настояться 5 минут и охладить до комнатной температуры (20–25 °C). Каждый образец (объёмом 40–50 мл) поместить в чистый сухой химический стакан и подписать.
Подготовка мультидатчика Releon: Убедиться, что мультидатчик заряжен и готов к работе. Подключить мультидатчик к компьютеру или планшету через Bluetooth или USB (в зависимости от модели). Запустить программу Releon Lite и выбрать датчик ОВП (диапазон измерений: от –1000 до +1000 мВ). Выполнить калибровку датчика по стандартному буферному раствору с известным ОВП: в программе Releon Lite предусмотрен пошаговый мастер калибровки, также для этих целей может использоваться специальный модуль «Калибровка».
Ход работы 1. Измерение ОВП образцов. Закрепить ОВП-метр на штативе так, чтобы электрод был полностью погружён в жидкость и не касался дна, стенок стакана. Ополоснуть электрод дистиллированной водой, аккуратно промокнуть фильтровальной бумагой (не тереть во избежание повреждения электрода). Погрузить электрод в первый образец (свежевыжатый яблочный сок). Запустить измерение в программе Releon Lite. Выдержать датчик в образце 2-3 минуты до стабилизации показаний. Зафиксировать установившееся значение ОВП по хлорсеребряному электроду и занести данные в таблицу наблюдений. Извлечь датчик, тщательно промыть его дистиллированной водой и обсушить перед погружением в следующий образец.
2. Параллельное измерение температуры и pH (рекомендуется). В программе Releon Lite активировать датчики температуры и pH (если они встроены в мультидатчик или имеются отдельно). Зафиксировать значения температуры и pH для каждого образца. Обратите внимание: pH среды существенно влияет на потенциал.
Обработка результатов.
Таблица 1. Результаты измерения ОВП, рН и температуры образца исследования
| Наименование образца | ОВП, мВ | рН | Температура, °C | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Яблочный сок (свежий) | ||||
| Пакетированный сок яблочный | ||||
| Ягодный морс (свежеприготовленный) | ||||
| Газированный напиток | ||||
| Черный чай | ||||
| Кофе | ||||
| Дистиллированная вода |
Анализ: 1. Построить столбчатую диаграмму, отобразив значения ОВП для всех образцов. 2. Сравнить полученные значения со справочными данными из теоретической части. Объяснить возможные причины отклонений. 3. Сделать вывод о том, какие из исследованных напитков проявляют восстанавливающие свойства, а какие — окисляющие. Оценить, насколько результаты соответствуют ожидаемым.
Вопросы для закрепления материала:
- Что такое редокс потенциал или окислительно-восстановительный потенциал? В каких единицах он выражается?
- Каково значение ОВП изученных образцов?
- Каково значение ОВП свежевыжатого сока в сравнении с пакетированным? Почему ОВП свежевыжатого сока значительно ниже ОВП пакетированного?
- Как влияет рН на ОВП?
- Где в практической жизни могут быть полезны знания о редокс потенциале пищевых продуктов?
Техника безопасности.
1. Работать с напитками и лабораторной посудой аккуратно, избегая попадания жидкостей на электроды, кожу и одежду.
2. После окончания измерений тщательно промыть датчик ОВП дистиллированной водой, обсушить и убрать в защитный колпачок.
3. При работе с горячими образцами (чай, кофе) использовать термостойкую посуду и соблюдать осторожность.
4. Не касаться чувствительной части электрода руками или грубыми материалами.
5. Перед началом работы ознакомиться с инструкцией по эксплуатации цифровой лаборатории Releon и соблюдать все требования по подключению и использованию оборудования.
Литература
- Глинка Н.Л. Общая химия / Под.ред. В.А. Рабиновича. – Л: Химия, 2008. – 704с. ил.
- Коровин Н.В. Общая химия Н.В. Коровин. М.: Высшая школа, 1998.- 343с.
- Литвинова Т.Н. Основы электрохимии. Редокс-процессы и равновесия. Учебно-методическое пособие для студентов I курса лечебного, педиатрического, стоматологического, медико-профилактического факультетов/Т.Н. Литвинова, С.А. Овчинникова, Н.Г. Выскубова. – Краснодар, 2008.- 104с.
