요오드값

Iodine value

화학에서 요오드 값(또는 요오드 흡착 값 또는 요오드 번호 또는 요오드 지수, 일반적으로 IV로 약칭)은 화학 물질의 100그램이 소비하는 그램의 요오드 질량이다. 요오드 수는 종종 지방, 기름, 왁스의 불성분의 양을 결정하는 데 사용된다. 지방산에서, 불활성화는 주로 이 경우 요오드인 할로겐에 매우 반응하는 이중 결합으로 발생한다. 따라서 요오드 값이 높을수록 지방에는 불포화도가 더 많이 존재한다.[1] 코코넛 오일이 매우 포화상태라는 것을 테이블에서 볼 수 있는데, 이것은 비누를 만드는데 좋다는 것을 의미한다. 반면 린스유는 불포화도가 높아 건조유가 돼 유화 물감 제조에 적합하다.

원리

포화 지방산 잔류물, 단일 불포화 지방산 잔류물 및 삼중 불포화(폴리불포화) 지방산 잔류물이 있는 사포화성 오일 분율에서 트리글리세라이드가 발생하는 예. 3중 에스테르화 글리세롤(검은색으로 표시)은 구조물 중앙에서 볼 수 있다. 이런 트리글리세라이드는 요오드 값이 높다(약 119). 아래, 불포화지방산 잔류물의 C = C 이중결합 4개에 요오드나 브롬의 등가물 4개를 첨가한 후의 반응제품.

요오드 값의 결정은 요오드 측정의 특별한 예다. 요오드 1의2 용액은 노란색/갈색이다. 그러나 이를 테스트할 용액에 추가할 경우(보통 이 테스트에서 -C=C- 이중 결합) 요오드와 반응하는 화학 그룹(용액에서 I를2 빼냄)은 색상의 강도 또는 크기를 효과적으로 감소시킨다. 따라서 용액이 특징적인 황색/갈색을 유지하는 데 필요한 요오드 양은 용액에 존재하는 요오드 민감 그룹의 양을 결정하는 데 효과적으로 사용될 수 있다.

이 분석 방법과 관련된 화학 반응은 알킬 또는 기타 유기 그룹을 상징하는 디오도 알칸(R과 R)의 형성을 포함한다.

전구 알켄(RCH1=CHR)2은 무색이며 유기농 제품(RCI-CHIR)도 무색이다.12

일반적인 절차에서 지방산은 한우스 또는 위즈 용액을 초과하여 처리하는데, 각각 빙하 아세트산 내 요오드 모노브로미드(IBR)와 요오드 모노클로라이드(ICL)의 용액이다. 비작동 요오드 모노브로미드(또는 모노클로라이드)는 요오드 칼륨과 반응하여 요오드 I로2 변환할 수 있으며, 요오드 I는 티오황산나트륨(NaSO223) 표준용액으로 역타이틀링하여 농도를 결정할 수 있다.[2][3]

요오드 값 결정 방법

후블법

요오드 값의 기본 원리는 원래 1884년 A. V. Hübl에 의해 "Jodzahl"로 도입되었다. 그는 지방 용해제로 수은염화물(HgCl2)과 테트라클로로이드(CCl4)가 함유된 요오드 알코올 용액을 사용했다. [Note 1] 잔존 요오드는 티오황산나트륨 용액에 대해 티오황산나트륨 용액에 대해 최종 표시기로 사용되는 전분을 사용하여 적정화한다.[4] 이 방법은 이제 구식으로 간주되고 있다.

비즈/하누시 방법

J. J. A. 위즈는 위즈 용액으로 알려지게 된 빙하 아세트산에 요오드 모노클로라이드(ICL)를 사용해2 HgCl 시약을 떨어뜨리는 방식으로 수정을 도입했다.[4] 대신 J. 하누스는 빛으로부터 보호했을 때 ICL보다 안정성이 높은 요오드 모노브로미드(IBR)를 사용했다. 전형적으로 지방은 클로로포름에 용해되어 ICL/IBR이 과다하게 처리되며, 할로겐 중 일부는 불포화지방의 이중결합과 반응하며 나머지는 남아 있다.

R — CH = CH — R — R ′ + ICl → R — CH(I)— CH(I) — R ′ + ICl

그 다음, 이 혼합물에 요오드화칼륨(KI)의 포화용액을 첨가하고, 이 용액은 남은 ICl/IBR과 반응하여 염화칼륨(KCl)과 다이오다이오드화칼륨2(I)을 형성한다.

ICl + 2 KI → KCl + KI + I2

그 후에 해방된 I는2 녹말이 있는 티오황산나트륨에 대해 적정량을 정하여 반응한 요오드의 농도를 간접적으로 결정한다.[5]

I2 + 전분(blue) + 2 NaSO223 → 2 NaI + 전분(colorless) + NaSO246

IV(g I/ 100 g)는 다음 공식으로 계산한다.

위치:
(B – S)는 블랭크와 샘플에 각각 필요한 티오황산나트륨의 부피(mL) 간의 차이다;
N은 Eq/ L ;에서 티오황산나트륨 용액의 정규성이다.
12.69는 티오황산나트륨(mEq sodium tiosulfate)에서 요오드의 그램(요오드의 분자량은 126.9 g · mol−1)으로 변환 계수;
W는 그램 단위의 표본 무게다.

Wijs에 따른 IV의 결정은 현재 DIN 53241-1:1995-05, AOCS Method Cd 1-25, EN 14111, ISO 3961:2018 등 국제표준에서 받아들여지고 있는 공식 방법이다. 의 주요 제한사항 중 하나는 할로겐이 결합한 이중 결합(특히 일부 건조 오일에 풍부함)으로 확률적으로 반응하지 않는다는 것이다. 따라서 로젠문트-쿤헨 방법은 이런 상황에서 더 정확한 측정을 한다.[6]

카우프만법

1935년 H. P. 카우프만이 제안한, 메탄올에 용해된 브롬인과 무수 브롬화 나트륨의 과잉을 이용한 이중 결합의 브롬화로 구성된다. 반응은 다음과 같이 브로모늄 중간체의 형성을 포함한다.[7]

그러면 사용하지 않는 브롬은 요오드화합물(I−)과 함께 브롬화물로 줄어든다.

Br22 + 2 I− → 2 Br− + I

이제 형성된 요오드의 양은 티오황산나트륨 용액과 함께 백타이틀에 의해 결정된다.

브롬산소의 형성은 빛에 의해 자극을 받기 때문에 반응은 어둠 속에서 진행되어야 한다. 이것은 바람직하지 않은 부작용들로 이어질 것이고, 따라서 브롬의 결과 소비량을 조작할 것이다.[8]

시무르디악 외 연구진(2016년)[3]은 교육목적으로 화학수업에서 보다 안전하고 반응시간을 획기적으로 단축하는 브로민화 시약으로 피리디늄 트리브로미드를 사용할 것을 제안했다.

로젠문트쿠헨법

이 방법은 결합 시스템(ASTM D1541)의 요오드 값 결정에 적합하다. 비즈/하뉴시 방법은 일부 스테롤(즉, 콜레스테롤) 및 기타 불포화성분수에 대해 불규칙한 IV 값을 제공하는 것으로 관찰되었다.[9] 원래의 방법은 피리딘 디브로미드 황산염 용액을 할로겐화제로 사용하고 배양 시간은 5분이다.[10]

기타 방법

공식방법으로 요오드값을 측정하면 시간이 많이 걸리고(Wijs 용액에 30분 투입) 유해 시약과 용제를 사용한다.[3] 요오드 값을 결정하기 위해 몇 가지 비습성 방법이 제안되었다. 예를 들어 순수 지방산과 아킬글리세롤의 IV는 이론적으로 다음과 같이 계산할 수 있다.[11]

이에 따라 올레산, 리놀산, 리놀렌산의 IV는 각각 90, 181, 273이다. 따라서 혼합물의 IV는 다음과 같은 방정식으로 근사치를 구할 수 있다.[12]

여기서f A와 IV는f 각각 혼합물에 포함된 각 개별 지방산의 양(%)과 요오드 값이다.

지방과 오일의 경우 혼합물의 IV는 가스 크로마토그래피(AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018)에 의해 결정되는 지방산 구성 프로필에서 계산할 수 있다. 그러나 이 공식은 사과할 수 없는 부분의 올레피니컬 물질을 고려하지 않는다. 따라서 이 방법은 상당한 양의 스칼렌을 함유할 수 있기 때문에 어유에는 해당되지 않는다.[13]

IV는 ν(C=C) 대역과 ν(CH2) 대역의 강도 사이의 비율을 이용하여 근적외선, FTIR 및 라만 분광 데이터에서도 예측할 수 있다.[14][15] 고해상도 양성자-NMR은 또한 이 매개변수의 빠르고 합리적으로 정확한 추정치를 제공한다.[16]

유의성 및 한계

비록 현대의 분석 방법(GC와 같은)이 불활성도를 포함한 보다 상세한 분자 정보를 제공하지만, 요오드 값은 여전히 기름과 지방의 중요한 품질 매개변수로 널리 고려되고 있다. 또한 IV는 일반적으로 불활성화 양에 직접 의존하는 지방의 산화 안정성을 나타낸다. 그러한 매개변수는 지방 기반 제품의 가공, 저장 수명 및 적합한 용도에 직접적인 영향을 미친다. 그것은 또한 윤활유와 연료 산업에도 중요한 관심사다. 바이오디젤 규격에서 IV에 필요한 한계는 표준 EN 14214에 따라 120 g I2/100 g이다.[17]

IV는 수소와 튀김의 산업 과정을 감시하기 위해 광범위하게 사용된다. 단, 시스/트랜스 이소머를 구별하지 않기 때문에 추가 분석을 통해 완료해야 한다.

G. Nothe(2002)는 IV를 지방 에스테르화 제품에 대한 산화적 안정성 규격으로 사용하는 것을 비판했다. 그는 숫자뿐만 아니라 이중 결합의 위치도 산화 민감성에 관여하고 있음을 알아차렸다. 예를 들어, 두 개의 이등분 위치(탄소 번호 11과 14에서 이중 결합 Δ9, Δ12와 Δ15 사이)를 가진 리놀산보다 한 개의 이등분 위치(Δ9와 Δ12 사이 C-11에서)를 나타내는 리놀산보다 자가 산화하기 쉽다. 따라서 노데는 크로마토그래픽 분석의 통합 결과에서 직접 계산할 수 있는 아군지수와 이등지수로 불리는 대체 지수를 도입하였다.

다양한 오일 및 지방의 요오드 값

요오드 값은 IV > 150(즉, 린씨드, 텅), 반건조 오일 IV : 125 – 150(콩, 해바라기), IV < 125 (카놀라, 올리브, 코코넛)을 함유한 비건조 오일을 건조 기름으로 분류하는 데 도움이 된다. 몇 가지 일반적인 기름과 지방의 IV 범위는 아래 표에 의해 제공된다.

뚱뚱하다 요오드 값(gI/100g)
쇠고기를 담근다.[18] 42 – 48
비왁스[19] 7 – 16
버터[20] 25 – 42
카놀라 오일[21] 110 – 126
캐스터오일[22] 81 – 91
코코아 버터[22] 32 – 40
코코넛 오일[22] 6 – 11
대구간유[23] 148 – 183
옥수수기름[22] 107 – 128
코튼씨드오일[22] 100 – 115
어유[1] 190 – 205
포도씨유[22][24] 94 – 157
헤이즐넛 오일[24] 83 – 90
조조바 오일[25] 80 – 85
카복씨유[22] 86 – 110
라드[18] 52 – 68
린세드 오일[24][22] 170 – 204
올리브오일[22] 75 – 94
오이티카 오일[24][26] 139 – 185
팜 커널 오일[24][22] 14 – 21
팜 오일[24] 49 – 55
땅콩기름[20] 82 – 107
페칸 오일[27] 77 – 106
피스타치오 오일[24] 86 – 98
양귀비씨유[28] 140 – 158
유채유[21] 94 – 120
쌀겨기름[22] 99 – 108
샤플라워 오일[22][29] 135 – 150
참기름[24] 100 – 120
해바라기 오일[22][29] 110 – 145
콩기름[29] 120 – 139
텅 오일[24] 160 – 175
호두유[27] 132 – 162
밀 배아 오일[24] 115 – 128

관련 분석 방법

메모들

^ 수은 염화물과 요오드 염화물의 상호작용은 할로겐화의 활성제인 ICl을 생성하도록 되어 있다: HgCl22 + I → HgClI + ICl
^ 클로로포름은 현대 프로토콜에서 사이클로헥산과 2,2,4-트리메틸펜탄(ASTM D5768)과 같은 위험성이 적고 가용성이 높은 용제로 대체된다.

참조

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