循环伏安法测定饮料中葡萄糖的含量
实验目的
1．加深理解循环伏安法的测定原理。
2.学会使用MEC—16多功能微机电化学分析仪。
3.掌握循环伏安法在实践中的应用技术。 实验原理
1.循环伏安法是以快速线型扫描的形式，施加以等腰三角形脉冲电压（三角波）于电解池两电极，得到的电流—电压曲线，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环。
2.循环伏安法是一种特殊的氧化还原分析方法。其特殊性主要表现在实验的工作环境是在三电极电解池里进行。w为工作电极（即绿色的夹子接铜电极或光滑铂电极、金盘电极），s为参比电极（即黄色的夹子接饱和甘汞电极），a为辅助电极（即红色的夹子接铂丝电极）当加一快速变化的电压信号于电解池上，工作电极电位达到起始电位时，将扫描方向反向，所得到的电流—电位（I-E）曲线，称为循环伏安曲线。循环伏安曲线显示一对峰，称为氧化还原峰。在一定的操作条件下，氧化还原峰电流与氧化还原组分的浓度成正比，可利用其进行定量分析。
3．葡萄糖在碱性溶液中存在如下电极氧化还原机理：
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CH2OH(CHOH)4CHO+2OH?CH2OH(CHOH)4COO+H2O+e
当限定扫描起始电位-1.2V,终止电位1.0V后，在适当的电位扫描速度条件下，从负向正扫描时电极表面的还原态葡萄糖失去电子被氧化为葡萄糖酸根，产生氧化波。其峰电流为 ipa,峰电位Epa ，当从正到负反向扫描时，电极表面的葡萄糖酸根被还原为葡萄糖，产生还原波。其峰电流ipc 峰电位 Epc，峰电流与葡萄糖溶液浓度成正比，据此绘制标准曲线，进行未知试样葡萄糖含量的测定。
4．饮料中有山梨酸、苯甲酸会干扰葡萄糖的还原峰电流，因此在定量测定时，选择葡萄糖的氧化峰电流作为定量分析的基础。
仪器与试剂 1．仪器
MEC—16多功能微机电化学化学分析仪（江苏点分析仪器厂）
三电极工作体系，饱和Hg/Hg2CI2电极或Ag/AgCl电极为参比电极，Pt电极为对电极， Cu电极或铂电极为工作电极。电子天平，电热鼓风干燥箱。
2. 试剂试样
NaOH(分析纯固体)，葡萄糖C6H12O6·H2O分析纯。Al2O3打磨粉，金相砂纸，饮料。
3.试液的配制
0.1mol/L NaOH的配制
称取NaOH 固体4.2g,用少量纯水冲洗除去表面的Na2CO3后，用纯水稀释到1000mL。
0.10mol/L准确浓度葡萄糖（0.1mol/L NaOH为溶剂）
准确称取葡萄糖C6H12O6·H2O固体0.48g—0.5g于100mL烧杯中，用0.10mol的NaOH溶液溶解后，于250mL容量瓶稀释定容。
系列标准葡萄糖试液的配制
用吸量管准确移取0.05mL、0.15mL 、0.25mL 、1.00mL、1.50 mL、2.50mL 4.00 mL 5.00 mL 7.50mL 10.00mL再按照一定的比例，用0.10mol的NaOH溶液将其稀释成0.10、 0.50、1.0、2.0 3.0、 5.0、8.0、10.、15.、20. mmol·L-1的待测溶液。
实验步骤 1.试样预处理
准确吸取2-3mL饮料（可根据初步试验确定取样量）置于50mL烧杯中在水浴上加热蒸发除去二氧化碳，用0.1mol/L NaOH中和至中性。在水浴上加热蒸发近干，用0.1mol/L NaOH溶液溶解转移到250mL容量瓶准确定容。
2．电极的处理
一个全新的电极，电极的表面是粗糙的，不光滑的，并且还有许多杂质附着在上面。而电化学实验的灵敏度极高，任何杂质的存在都会影响实验结果，所以在实验前必须对电极表面进行处理。处理步骤为：砂纸打磨、AI2O3打磨粉→清洗（纯水）→晾干。
3．仪器调试和空白测试
取0.1mol/LnaOH电解池体积的2/3，连好电极。启动PC机，打开MCE—16主机电源 ，USB工作灯亮后，运行MCE—16可执行程序，屏幕进入主菜单。在主菜单中选择“设置”中的“参数设置”，弹出对话框在分析方法中选择“循环伏安法”在参数设置中设置起始电位-1.2V,电位扫描上限1.0V,电位扫描下限-1.2V,起始电位扫描正向，电位扫描速度0.02V/S,扫描半圈数为2,采样间隔0.006V,扫描前静置时间5s,灵敏度可设置1.0e-006或1.0×10-3按确认键，回到主菜单。并将电极插入页面下，选择“控制”中的运行仪器开始底液扫描。扫描结束后，选择“数据”平滑处理，屏幕显示数据处理后的空白扫描图。即底液循环伏安曲线图。存储空白本底曲线，供以下测试本底扣除。
4．萄糖的标准曲线绘制
实验按照从低浓度到高浓度的顺序进行对标准葡萄糖溶液循环伏安测量，（如上底液测试）每次扫描结束得出循环伏安的曲线后，点击“峰值判断”中“循环峰”这时在循环伏安图右上角出现阳极峰电流,峰电位，阴极峰电流、阴极峰电位的具体数据，列表记录阳极极峰电流和对应的葡萄糖浓度，以浓度为横坐标，电流为纵坐标，得出形如图3的标准曲线。
表1 标准葡萄糖溶液的阳极峰电流 C/mmolL-1 0.10 0.50 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 15.0 20.0 ipa/mA
图 2
不同浓度葡萄糖溶液i-c标准曲线
拟合直线，找出线型范围，斜率a、截距b，相关系数r。检验相关系数,f99%,f≤r≤1
5．市售饮料葡萄糖的测定
取制备好的饮料试样与电解池，在与上述相同条件下，通过循环伏安法进行实验测定。判峰，记录峰电流 。将实验得到的峰电流，从图3中的标准曲线中找出稀释后饮料的浓度，记录结果，平行测定5-10次进行结果分析。即求平均值、精密度（样本标准偏差及相对偏差）。最后将该平均浓度乘以100，即是该种饮料的葡萄糖浓度。试比较各种饮料含糖量的高低，并与包装上的标示进行比较。
数据记录及处理
表1 标准葡萄糖溶液的阳极峰电流 C/mmolL-1 0.10 0.50 1.0 2.0 3.0 5.0 8.0 10.0 15.0 20.0 ipa/mA 表2葡萄糖含量测定数据记录及结果处理 测定次数n 1 2 3 4 5 6 峰电流ipa/mA -1CC6H12O6/mmolL -1CCC6H12O6/mmolL 标准偏差S 相对标准偏差 Sr 葡萄糖含量 ??CC6H12O6?100 /mmolL-1 注意事项
1.电极处理必须干净，否则产生误差。
2.必要时进行本底扣除，或测试时通氮气除氧消除氧气的干扰。 3.实验前接好三电极。
问题与讨论
1.循环伏安法定量分析的理论依据是什么？
2.本实验使用的工作电极与线型扫描伏安法使用的工作电极有什么不同？使用金属电极注意什么？
3.本测定可能主要误差来源有哪些？ 参考文献：
[1]刘德丽等. 循环伏安法测定血浆中的葡萄糖 [J]. 化学分析计量 ，2009(3)期
[2]周正宇等. （邬学清编）
血液中葡萄糖含量的伏安法测定 [J]. 分析化学，1995 (12 )