Йодное число
В химии йодное число ( IV ; также показатель поглощения йода , йодное число или йодный индекс ) — это масса йода в граммах , которая расходуется на 100 граммов химического вещества . Йодные числа часто используются для определения ненасыщенности жиров степени , масел и восков . В жирных кислотах ненасыщенность возникает в основном в виде двойных связей, которые очень реакционноспособны по отношению к галогенам , в данном случае к йоду. Таким образом, чем выше йодное число, тем больше ненасыщенных кислот присутствует в жире. [1] Из таблицы видно, что кокосовое масло очень насыщенное, а значит, хорошо подходит для изготовления мыла . С другой стороны, льняное масло обладает высокой ненасыщенностью , что делает его олифой , хорошо подходящей для изготовления масляных красок .
Принцип
[ редактировать ]
Определение йодного числа является частным примером йодометрии . Раствор йода I 2 имеет желто-коричневый цвет. Однако, когда его добавляют в испытуемый раствор, любая химическая группа (обычно в этом тесте -C=C- двойные связи), которые реагируют с йодом, эффективно уменьшают интенсивность или интенсивность цвета (принимая У меня 2 кончился раствор). Таким образом, количество йода, необходимое для того, чтобы раствор сохранил характерный желтый/коричневый цвет, можно эффективно использовать для определения количества чувствительных к йоду групп, присутствующих в растворе.
Химическая реакция, связанная с этим методом анализа, включает образование дииодалкана (R и R' символизируют алкил или другие органические группы):
Предшественник алкена ( RCH=CHR' ) бесцветен, как и йодорганический продукт ( РЧИ-ЧИР' ).
В типичной процедуре жирную кислоту обрабатывают избытком раствора Хануша или Вейса , которые представляют собой растворы монобромида йода (IBr) и монохлорида йода (ICl) в ледяной уксусной кислоте соответственно . Непрореагировавший монобромид йода (или монохлорид) затем подвергается реакции с йодидом калия , превращая его в йод. I 2 , концентрацию которого можно определить обратным титрованием тиосульфатом натрия ( Na 2 S 2 O 3 ) стандартный раствор. [2] [3]
Методы определения йодного числа
[ редактировать ]метод Хюбля
[ редактировать ]Основной принцип определения йодного числа был впервые введен в 1884 году А.В. Хюблом как « Йодзаль ». Он использовал спиртовой раствор йода в присутствии хлорида сулемы ( HgCl 2 ) и четыреххлористый углерод ( CCl 4 ) в качестве солюбилизатора жира. [Примечание 1] Остаточный йод титруют раствором тиосульфата натрия, используя крахмал в качестве индикатора конечной точки. [4] Сейчас этот метод считается устаревшим.
Мудрый метод/Метод Хануша
[ редактировать ]JJA Wijs модифицировал метод Хюбла, используя монохлорид йода (ICl) в ледяной уксусной кислоте, которая стала известна как раствор Вейса . Реагент HgCl 2 . [4] В качестве альтернативы Ю. Хануш использовал монобромид йода (IBr), который более стабилен, чем ICl, в защищенном от света месте. Обычно жир растворяют в хлороформе. [Примечание 2] и обрабатывали избытком ICl/IBr. Некоторая часть галогена реагирует с двойными связями ненасыщенного жира, а остальная часть остается.
Затем насыщенный раствор йодида калия к этой смеси добавляют (KI), который реагирует с оставшимися свободными ICl/IBr с образованием хлорида калия (KCl) и дииодида ( Я 2 ).
После этого освобожденный I 2 титруют . тиосульфатом натрия в присутствии крахмала для косвенного определения концентрации прореагировавшего йода [5]
IV (г I/100 г) рассчитывают по формуле:
- Где:
- (B – S) – разница между объемами мл , соответственно; тиосульфата натрия, необходимыми для холостого опыта и пробы,
- N – нормальность раствора тиосульфата натрия, экв/л;
- 12,69 — коэффициент перевода мэкв тиосульфата натрия в граммы йода ( молекулярная масса йода 126,9 г/моль );
- W – масса образца в граммах.
Определение IV по Вейсу является официальным методом, принятым в настоящее время международными стандартами, такими как DIN 53241-1:1995-05, метод AOCS Cd 1-25, EN 14111 и ISO 3961:2018. Одним из основных ограничений является то, что галогены не вступают в стехиометрическую реакцию с сопряженными двойными связями (особенно в большом количестве в некоторых олифах ). Следовательно, метод Розенмунда-Кунхенна обеспечивает более точные измерения в этой ситуации. [6]
метод Кауфмана
[ редактировать ]Предложенный Г. П. Кауфманом в 1935 году, он заключается в бромировании двойных связей с помощью избытка брома и безводного бромида натрия, растворенного в метаноле . Реакция включает образование промежуточного соединения бромония следующим образом: [7]

Затем неиспользованный бром восстанавливают до брома с помощью йодида ( я − ).
Теперь количество образовавшегося йода определяют обратным титрованием раствором тиосульфата натрия.
Реакции необходимо проводить в темноте, так как свет стимулирует образование радикалов брома. Это привело бы к нежелательным побочным реакциям и, таким образом, исказило бы результат потребления брома. [8]
В образовательных целях Симурдиак и др. (2016) [3] предложил использовать трибромид пиридиния в качестве реагента для бромирования, который более безопасен на уроке химии и значительно сокращает время реакции.
Метод Розенмунда-Кунхенна
[ редактировать ]Этот метод подходит для определения йодного числа в сопряженных системах ( ASTM D1541). Было замечено, что метод Вейса/Хануша дает неустойчивые значения IV для некоторых стеринов (например, холестерина ) и других ненасыщенных компонентов неомыляемой фракции. [9] В оригинальном методе в качестве галогенирующего агента используется пиридина дибромида раствор сульфата и время инкубации 5 мин. [10]
Другие методы
[ редактировать ]Измерение йодного числа официальным методом требует много времени (время инкубации с раствором Вейса составляет 30 минут) и требует использования опасных реагентов и растворителей. [3] Было предложено несколько немокрых методов определения йодного числа. Например, IV чистых жирных кислот и ацилглицеринов теоретически можно рассчитать следующим образом: [11]
Соответственно, IV олеиновой , линолевой и линоленовой кислот составляют соответственно 90, 181 и 273. Следовательно, IV смеси можно аппроксимировать следующим уравнением: [12]
- в котором и — соответственно количество (%) и йодное число каждой отдельной жирной кислоты f в смеси.
Для жиров и масел IV смеси можно рассчитать на основании профиля состава жирных кислот, определенного методом газовой хроматографии ( AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018). Однако эта формула не учитывает олефиновые вещества в неомыляемой фракции . Следовательно, этот метод неприменим для рыбьего жира, поскольку он может содержать значительные количества сквалена . [13]
IV можно также предсказать по данным ближней инфракрасной области , FTIR и рамановской спектроскопии, используя соотношение интенсивностей ν (C=C) и ν (CH 2 ) . полосы [14] [15] высокого разрешения Протонный ЯМР также обеспечивает быструю и достаточно точную оценку этого параметра. [16]
Значение и ограничения
[ редактировать ]Хотя современные аналитические методы (такие как ГХ ) предоставляют более подробную молекулярную информацию, включая степень ненасыщенности, йодное число по-прежнему широко считается важным параметром качества масел и жиров. Более того, IV обычно указывает на окислительную стабильность жиров, которая напрямую зависит от количества ненасыщенности. Такой параметр оказывает прямое влияние на обработку, срок хранения и подходящее применение продуктов на жировой основе. Это также представляет решающий интерес для смазочной и топливной промышленности. В спецификациях биодизеля требуемый предел IV составляет 120 г I 2 /100 г согласно стандарту EN 14214 . [17]
IV широко используется для контроля промышленных процессов гидрирования и жарки . Однако его необходимо дополнить дополнительными анализами, поскольку он не различает цис / транс -изомеры.
Г. Кноте (2002) [12] подверг критике использование IV в качестве спецификации окислительной стабильности для продуктов этерификации жиров. Он заметил, что не только количество, но и положение двойных связей влияет на восприимчивость к окислению. Например, линоленовая кислота с двумя бис - аллильными положениями (по атомам углерода № 11 и 14 между двойными связями Δ9, Δ12 и Δ15) более склонна к автоокислению, чем линолевая кислота, имеющая одно бис - аллильное положение (при С-11 между Δ9 и Δ12). Поэтому Кноте ввел альтернативные индексы, названные эквивалентами аллильного положения и бис -аллильного положения (APE и BAPE), которые можно рассчитать непосредственно по результатам интегрирования хроматографического анализа.
Йодное число различных масел и жиров
[ редактировать ]Йодное число позволяет классифицировать масла по степени ненасыщенности на олифы , имеющие IV > 150 (т.е. льняное , тунговое ), полувысыхающие масла IV: 125 – 150 ( соевое , подсолнечное ) и невысыхающие масла с IV < 125. ( рапс , оливки , кокос ). Диапазоны IV некоторых распространенных масел и жиров представлены в таблице ниже.
Связанные методы анализа
[ редактировать ]- Кислотное число
- Аминное значение
- Аргентационная хроматография
- Бромное число
- Значение эпоксидной смолы
- Гидроксильное число
- Перекисное число
- Значение омыления
Примечания
[ редактировать ]- ^ Предполагается, что в результате взаимодействия хлорида сулемы и хлорида йода образуется активный агент галогенирования ICl следующего вида: HgCl 2 + I 2 → HgClI + ICl. [33]
- ^ В современных протоколах хлороформ заменяется менее опасными и более доступными растворителями, такими как циклогексан и 2,2,4-триметилпентан ( ASTM D5768).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Томас А. (2002). «Жиры и жирные масла». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a10_173 . ISBN 3527306730 .
- ^ Firestone D (май – июнь 1994 г.). «Определение йодного числа масел и жиров: итоги совместного исследования» . Журнал AOAC International . 77 (3): 674–6. дои : 10.1093/jaoac/77.3.674 . ПМИД 8012219 .
- ^ Jump up to: а б с Симурдиак М., Олукога О., Хедберг К. (февраль 2016 г.). «Определение йодного числа различных масел бромированием трибромидом пиридиния». Журнал химического образования . 93 (2): 322–5. doi : 10.1021/acs.jchemed.5b00283 .
- ^ Jump up to: а б «Артур фон Хюбль и йодное число» . Lipidlibrary.aocs.org . Проверено 4 сентября 2020 г.
- ^ Дас С., Дэш HR (2014). Лабораторное руководство по биотехнологии . Издательство С. Чанд. п. 296. ИСБН 978-93-83746-22-4 .
- ^ Панда Х (2011). Руководство по испытаниям красок, лаков и смол . Asia Pacific Business Press Inc. ISBN 978-81-7833-141-6 .
- ^ Хилп М. (2002). «Определение йодного числа по Ганушу с использованием 1,3-дибром-5,5-диметилгидантоина (ДБГ)». Журнал фармацевтического и биомедицинского анализа . 28 (1): 81–86. дои : 10.1016/S0731-7085(01)00632-X . ПМИД 11861111 .
- ^ «Объяснение механизма свободнорадикального замещения метана на бром» . www.chemguide.co.uk . Проверено 7 сентября 2020 г.
- ^ Коппинг А.М. (1928). «Йодное число некоторых стеринов по методу Дама» . Биохимический журнал . 22 (4): 1142–4. дои : 10.1042/bj0221142 . ПМЦ 1252234 . ПМИД 16744111 .
- ^ Пэч К., Трейси М.В. (2013). Современные методы анализа растений / Современные методы анализа растений . Том 2. Springer Science & Business Media. п. 335. ИСБН 978-3-642-64955-4 .
- ^ Померанц Ю. , изд. (1994). Анализ пищевых продуктов: теория и практика . Спрингер США. ISBN 978-1-4615-6998-5 .
- ^ Jump up to: а б Кноте Дж. (01 сентября 2002 г.). «Показатели структуры в химии ЖК. Насколько важно йодное число?» . Журнал Американского общества нефтехимиков . 79 (9): 847–854. дои : 10.1007/s11746-002-0569-4 . ISSN 1558-9331 . S2CID 53055746 .
- ^ Ганстоун Ф (2009). Масла и жиры в пищевой промышленности . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-4443-0243-1 .
- ^ Диминьска Л., Чалик М., Альбегар А.М., Зайоц А., Костынь К., Лоренц Дж., Хануза Дж. (02.09.2017). «Количественное определение йодного числа ненасыщенных растительных масел методами инфракрасной и рамановской спектроскопии» . Международный журнал пищевых свойств . 20 (9): 2003–2015. дои : 10.1080/10942912.2016.1230744 . ISSN 1094-2912 .
- ^ Сюй Л, Чжу X, Юй X, Хуянь Z, Ван X (2018). «Быстрое и одновременное определение йодного числа и числа омыления пищевых масел методом ИК-Фурье-спектроскопии». Европейский журнал липидной науки и технологий . 120 (4): 1700396. doi : 10.1002/ejlt.201700396 .
- ^ Мияке Ю, Ёкомизо К, Мацузаки Н (1 января 1998 г.). «Быстрое определение йодного числа методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса 1H». Журнал Американского общества нефтехимиков . 75 (1): 15–19. дои : 10.1007/s11746-998-0003-1 . S2CID 96914982 .
- ^ «Стандарты и свойства биодизеля» . сайт Dieselnet.com . Проверено 26 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Андерсен А.Дж., Уильямс П.Н. (4 июля 2016 г.). Маргарин . Эльзевир. стр. 30–. ISBN 978-1-4831-6466-3 .
- ^ Акох CC, Мин Д.Б. (17 апреля 2002 г.). Пищевые липиды: химия, питание и биотехнология (второе изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-0-203-90881-5 .
- ^ Jump up to: а б Сандерс Т.Х. (2003). «Масло молотого ореха». Энциклопедия пищевых наук и питания . Эльзевир. стр. 2967–2974. дои : 10.1016/b0-12-227055-x/01353-5 . ISBN 978-0-12-227055-0 .
- ^ Jump up to: а б Gunstone F (12 февраля 2009 г.). Рапсовое и каноловое масло: производство, переработка, свойства и применение . Джон Уайли и сыновья. стр. 80–. ISBN 978-1-4051-4792-7 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Ганстон Ф.Д., Харвуд Дж.Л. (2007). Справочник по липидам (3-е изд.). ЦРК Пресс. п. 68. ИСБН 978-1420009675 .
- ^ Лаура М. Ороско, Сандра Кардона, Клаудия Лорена Гомес Эррера, Хелен Инчиарте: Оценка KHSO4 в качестве перерабатываемого катализатора при производстве обезвоженного касторового масла для применения в алкидных смолах , Progress in Organic Coatings , декабрь 2021 г., 161 (1) :106467, DOI:10.1016/j.porgcoat.2021.106467
- ^ Азджан Незихе, Демирель Элиф, Йылмаз Озлем, Эрджиес Ахмет Тунсер: Применение микроволнового нагрева для производства обезвоженного касторового масла , Индиана. англ. хим. Рис. 2011, 50, 1, 398–403, 23 ноября 2010 г., https://doi.org/10.1021/ie1013037 , Американское химическое общество.
- ^ Холмс А.Д., Клаф В.З., Оуэн Р.Дж. (1929). «Химические и физические характеристики рыбьего жира». Масложировая промышленность . 6 (10). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 15–18. дои : 10.1007/bf02645697 . ISSN 0003-021X . S2CID 101771700 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Крист С (2020). Жиры и жирные масла . Международное издательство Спрингер. дои : 10.1007/978-3-030-30314-3 . ISBN 978-3-030-30314-3 . S2CID 213140058 .
- ^ Нагарадж Г. (15 июня 2009 г.). Масличные семена: свойства, обработка, продукты и процедуры . Издательство Новой Индии. стр. 284–. ISBN 978-81-907237-5-6 .
- ^ Льняное и льняное семя — разновидности одного и того же вида. Обнаружен широкий диапазон значений йода. Чжан, Чжэнь-Шань; Ван, Ли-Цзюнь; Ли, Донг (13 октября 2011 г.). «Характеристика льняного масла двух разных растений льна» . Международный журнал пищевых свойств . 14 (6): 1286–1296. дои : 10.1080/10942911003650296 . hdl : 11511/30872 . S2CID 98298810 .
- ^ «Масло Ойтитики» . КАМЕО . 03.09.2020 . Проверено 3 сентября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Прасад РБ (2003). «Грецкие орехи и пекан». Энциклопедия пищевых наук и питания . Эльзевир. стр. 6071–6079. дои : 10.1016/b0-12-227055-x/01269-4 . ISBN 978-0-12-227055-0 .
- ^ «Маковое масло» . КАМЕО . 03.09.2020 . Проверено 3 сентября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с О'Брайен Р.Д. (5 декабря 2008 г.). Жиры и масла: составление рецептур и обработка для применения (3-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-6167-3 .
- ^ Джилл А.Х., Адамс В.О. (1 января 1900 г.). «О йодном методе анализа масел Хюбля» . Журнал Американского химического общества . 22 (1): 12–14. дои : 10.1021/ja02039a003 .