百事可乐中磷酸含量的测定

百事可乐中磷酸含量的测定

在现代社会生活中人们对各式各样的软饮料情有独钟。近年来，世界软饮料发展迅速，软饮料大体可分为以下几类：纯天然果汁型饮料、复合型果蔬汁饮料、碳酸饮料、乳性饮料、运动型饮料、矿泉水及嗜好饮料。现在市场上，卖的各种饮料可谓种类繁多，以百事可乐、可口可乐为首的碳酸饮料已风迷世界百余年，受到很多人尤其是年轻人的喜爱。但随着人们生活水平的不断提高，人们对饮料的要求也越来越高，健康、自然、环保、绿色成为当前饮料行业的发展趋势。可乐由于其化学组成其实是一种不太健康的饮料。

百事可乐由白砂糖、焦糖色、阿拉伯胶、磷酸、天然咖啡因和天然香料等按一定比例并压入碳酸气配制而成。可口可乐由糖、碳酸水、焦糖、磷酸、咖啡因和“失去效能”的古柯叶及椰子果配制而成。两种可乐中都含有磷酸这种化合物。但是可乐中的磷酸属于中强酸。对人体是有一定害处，特别易导致骨质疏松症的产生。哈佛大学公共卫生研究所最近有研究显示，喜欢喝汽水类饮料的少女，骨折的机率是不喝汽水者的3倍，而爱喝可乐的少女，骨折的机率是不喝汽水类饮料的5倍。 可乐中的磷酸可能是造成易骨折的原因，研究显示，磷酸对骨质有害，因为磷酸对钙的新陈代谢和骨质有不利影响。因此，测定百事可乐和可口可乐中磷酸的含量具有一定的意义。

本文对百事可乐进行了实验探究。就中学开展探究性实验而言,可以在老师指导下,学生围绕这两个问题独自进行实验，观察现象，分析结果，从中发现科学概念或原理，以获得知识，培养探究能力。探究性实验不同于科学家的研究，它们是在教学活动这一特定的条件下，让学生去体验人类认识客观世界的经历。探究性实验不仅要让学生意识到学习的结果，更着力于主动发现问题，探求和解决问题，掌握知识的形成过程。通过探究实验培养学生科学的学习方法、创新意识以及价值观念等。

一．可口可乐中磷酸含量的测定

在第十六届国际奥林匹克化学竞赛中对可口可乐中磷酸的含量进行了测定。其采用的方法是：

将一瓶可口可乐注入圆底烧瓶，搅拌2-3分钟。加6.0g活性炭。回流加热十分钟。（注：回流冷凝管的玻璃磨口不必抹油脂）

撤去电热包，换上冰水浴。待样品冷却至20 C后用双层厚的凌沟状滤纸过滤混合物。滤液应反复过滤多次。

滴定：使用pH计以氢氧化钠溶液滴定制成的可口可乐试样。

pH计的调节：用两种缓冲溶液校正pH计。

实验结果：

1. 画出滴定曲线并确定第一等当点。

2. 测定加热后并冷却至20 C后的可口可乐饮料的pH值和第一等当点的p

H值。

3. 计算可口可乐里磷酸的浓度。

最后结果可口可乐中磷酸含量：196mg/l。

二．测定方法的选择

上述方法同样适用与测定百事可乐中磷酸的含量。但是实验对仪器要求较高，对于没有pH计的中学，实验将很难开展下去，因此只能从其他途径来测定磷酸的含量。

磷酸是一个中强酸，其碱金属盐都易于水解。如Na3PO4,Na2HPO4和NaH2PO4在水中发生如下的水解反应：

PO43-+H2O = HPO42-+OH- 溶液显碱性

HPO42-+H2O = H2PO4-+OH- 溶液显碱性（pH=9-10）

H2PO4-+H2O = H3PO4 + OH- 溶液显酸性（pH=4-5）

用氢氧化钠滴定，在第一等当点时，溶液显酸性，但当磷酸被滴定到HPO42-时，溶液显碱性，不能绘制出滴定曲线,不能确定第一等当点的位置,因此用酚酞指示滴定终点显然并不准确。

黄色磷钼酸铵晶体析出,其分子式（NH4）3[P(Mo3O40)]·xH2O,无结晶水分子量为1876.34。鉴定PO43-离子的特征反应为：

7PO43- + 12Mo7O242- +21NH4 ++72H +=== 7(NH4)3[P(Mo12O40)] +36H2O

此用钼酸铵使磷酸完全沉淀下来，再称质量，计算百事可乐中的磷酸的含量。由于磷钼酸铵分子量很大，用重量法测定磷酸，简单方便。

三．吸附剂的选择

在百事可乐中加入焦糖色素是使百事可乐显现褐色的真正原因。要测定百事可乐中磷酸的含量，首先要除去百事可乐中的焦糖色。

如何除去焦糖色呢？选择什么来除去焦糖色呢？

要除去焦糖色就要选择吸附剂，为选择合适的吸附剂，通过实验比较了石子、黄沙、活性炭三种物质的吸附能力。

实验:比较黄沙、石子、活性炭的吸附能力

实验准备：

1.将石子用铁锤锤称二分之一黄豆大小的颗粒，并洗净。

2.将黄沙装在大烧杯中，用水冲洗干净。

3.将泡沫剪碎，用滤纸包住堵在三根长度为20cm的直径为10mm的直玻璃管的一端。

4. 量取1ml蓝黑墨水，稀释150倍。

实验操作：

在三根长度为20cm直径为10mm的直玻璃管中分别装入相同高度约16cm的石子、黄沙、活性炭，并用包有滤纸堵住玻璃管的一端，用乳胶管连接漏斗和直玻璃管，固定在铁架台上。分别取20ml的墨水溶液注入到漏斗中，用三支相同直径的细试管分别收集滤液。比较收集所得的墨水溶液，区分并不明显。重复过滤三次，收集滤液，静置。

实验结果：

经过活性炭过滤的墨水颜色最淡，经过石子过滤的墨水次之，经过黄沙过滤的墨水几乎无变化。

说明活性炭具有良好的吸附性，而且使用过一次的活性炭并未完全失去吸附能力，可以多次吸附，效果良好。

之所以可以多次吸附，是因为活性炭是有多孔机构和对气体，蒸气或胶态固体有强大吸附本领的炭；每克的总表面面积可达500-1000平方米，密度约1.9-2.1，表观密度0.08-0.450，含碳量10-98%。所以使用过的活性炭不会完全失去吸附能力。

因此，测定百事可乐中磷酸的含量，选用活性炭作为焦糖色的吸附剂。