Studiewijzer - Friesland College

Studiewijzer
Reductie / Oxidatie reacties
Oxidimetrie
Elektrochemie
Friesland College – Life Sciences – 2006
Hilbert Woudt
Inleiding
Je wil iets weten over oxidatie en reductie (redox) reacties, elektrochemie en /of oxidimetrie. Deze studiewijzer
is geschreven om je te helpen dit stuk chemie zelfstandig eigen te maken.
Uit “basischemie voor het MLO” van Van der Meer:
Hoofdstuk 18:
Oxidatie, reductie, oxidator, reductor
Oxidatiegetal
Halfreactie
Spanningsreeks
Chemie en electriciteit
Rekenen met redox
Hoofdstuk 19:
Permanganometrie
Jodometrie
Titratieberekeningen
Uit “Analytische Chemie” van Van der Meer:
Galvanische Cel
Potentiometrie
Inhoud Practicumvoorschriften
1
2
3
4
5
6
7
8
Het stellen van 0,1 M natriumthiosulfaat op kaliumjodaat ........................................................ 3
Werkzaam chloor in chloorbleekmiddel .............................................................................. 5
Glucosebepaling volgens Fehling ....................................................................................... 7
Glucosebepaling volgens Luff Schoorl............................................................................... 10
Bepaling van het gehalte Waterstofperoxide ....................................................................... 15
Het kalibreren van de pH meter ..................................................................................... 18
Het stellen van 0,02 M KMnO4 (potentiometrisch) ............................................................. 19
Het stellen van 0,1 M AgNO3 (potentiometrisch) ............................................................... 20
1
Het stellen van 0,1 M natriumthiosulfaat op kaliumjodaat
De uitkomsten van deze titraties heb je nodig bij de volgende PVB.
Deze bepaling staat ook {verkort} in de bundel "Basisvoorschriften" die op de zaal aanwezig is onder het kopje
"het stellen van standaardoplossingen."
Voer de bepaling uit in duplo.
Bereken van beide bepalingen de concentratie natriumthiosulfaat- oplossing.
Bereken daarna het gemiddelde en de relatieve spreiding:
(hooqste waarde-laaqste waarde) x l00 %
gemiddelde
Dit resultaat heb je nodig voor je volgende proef
Laat aan het eind van je titraties door de docent controleren of je niet te ver hebt getitreerd: met 1 druppel 0,1 M
I2 oplossing moet de kleur onmiddellijk weer omslaan naar donkerblauw.
Voorschrift
Doel en inleiding
Jodometrie.
In de jodometrie wordt als indicator een stijfseloplossing gebruikt. Stijfsel is oplosbaar zetmeel. Dit zetmeel kleurt
met een klein beetje I2 tot een donkerblauwe kleur.
De I2 die tijdens de reactie gevormd wordt is onoplosbaar in water, maar lost wel goed op in aanwezigheid van Ionder vorming van het complexe I3--ion. Deze joodoplossing is donkerbruin van kleur .
Tijdens de. titratie met natriumthiosulfaat, meestal kortweg thio genoemd, wordt de I2 omgezet in I- . De
oplossing wordt hierdoor steeds lichter van kleur. Tegen het einde van de titratie wordt de oplossing lichtgeel van
kleur (kleur van de gaskranen). Pas dan wordt de stijfseloplossing toegevoegd waarna de oplossing verder
getitreerd wordt tot de blauwe kleur verdwenen is.
Reactievergelijking
IO3- + 6 H3O+ + 6 e6 IIO3- + 6 H3O+ + 5 Ivolgreactie
I2
+ 2 S2O32- S4O62- + 2 I-
Dus: 1IO3-  6 S2O32-
I- + 9 H 2 O
3 I2
3 I 2 + 9 H2 O
Benodigdheden
natriumthiosulfaat (Na2S2O3) 0,1 M (=0,1 N)
kaliumjodaat p.a. (KrO3) zwavelzuur 2 M (= 4 N)
kaliumjodide (Kr) vast of oplossing 10% (Kr)
zetmeeloplossing
glaswerk w.o. stoperlenmeyer van 300 ml
Bij jodometrie is een stoperlenmeyer nodig om zoveel mogelijk verdamping van jodium tegen te gaan. Denk er
om: het is zeer duur glaswerk.
Werkwijze
Ca. 400 mg kaliumjodaat {KIO3) wordt nauwkeurig afgewogen {4 decimalen!), kwantitatief overgespoeld en
opgelost in een maatkolf van 100 ml. Aanvullen met demi en homogeniseren.
In een stoperlenmeyer van 300 ml wordt 2 g KI in 25 ml water opgelost. {Of: 20 ml KI oplossing 10%
toevoegen) .Hieraan wordt 25,00 ml van de KIO3 oplossing in de maatkolf toegevoegd d.m.v. een pipet. Daarna
wordt 5 ml 2 M zwavelzuur toegevoegd. Zet het geheel met de stop erop in het donker (in je kastje) tenminste 2
minuten weg om het jodium te laten vormen.
Verdun het geheel tot ca. 100 ml {kijk op de maatverdeling op de erlenmeyer) .
Met thiosulfaat gaan titreren tot lichtgeel.
Pas als de oplossing lichtgeel is zetmeel toevoegen.
Doe je dit te vroeg dan krijg je een slepend eindtraject. Dit wil zeggen dat je nog maar heel langzaam kunt titreren
en waarschijnlijk je eindpunt voorbij schiet.
Hierna titreren (langzaam en regelmatig krachtig omzwenken) tot kleurloos. Denk er ook om regelmatig de wand
van de erlenmeyer na te spoelen omdat oplossing aan de wand van de erlenmeyer kan zitten.
Controle door de docent middels een druppel 0,1 M I2 oplossing.
Berekeningsformule
mg afgew. KIO3 . 6
214,0 . ml Na2S2O3 . 4
= c (Na2S2O3)
Resultaat
Bereken de concentratie van de natriumthiosulfaat- oplossing en laat de resultaten ter controle aan de docent zien.
Maak voor de volgende les een meetbrief.
2
Werkzaam chloor in chloorbleekmiddel
Inleiding
"Bleekwater" is een bekend schoonmaakmiddel in de huishouding.
Niet alleen maakt het alles schoon, het ontsmet ook alles waar het mee in aanraking komt.
Dit komt omdat het een sterk oxiderende stof bevat.
Een oxiderende stof pakt elektronen af van de stoffen waar het mee reageert.
Het schoonmaak effect komt dus omdat deze stof allerlei stoffen chemisch aantast. Daarna kun je de restanten
gemakkelijk wegspoelen.
Omdat het ook kleurstoffen vernietigd worden kleding e.d. gebleekt: alleen het witte katoen blijft over. De
bacteriën worden ook vernietigd.
Het is dus ook in ziekenhuizen, zwembaden e.d. en vooral bij openbare toiletten een gewild reinigings- en
ontsmettingsmiddel. Wel moet je altijd oppassen dat de stof niet op je kleren of op je huid of in je ogen komt!
Bleekwater bevat chloorbleekloog. Dit ontstaat door menging van hypochloor- zuur (HClO) en natronloog
(NaOH). Het resultaat van deze zuur/ base reactie is een oplossing van natriumhypochloriet (NaClO) in basisch
milieu. Het hypochloriet-ion (C1O-) is de eigenlijke oxiderende stof.
In zuur milieu ontstaat hieruit Cl2 dat ook een sterke oxidator is.
De sterkte van het bleekmiddel wordt uitgedrukt in:
werkzaam aantal gram chloor (C12) per 100 g of per 100 ml bleekmiddel
Principe van de bepaling
1.
Het is een jodometrische bepaling:
zie hiervoor de toelichting bij PVB 1.2
2.
Als het bleekwater met het azijzuur reageert komt er C12 vrij.
Vergelijking:
ClO- + Cl- + 2 H3O+
Cl2 + 3 H2O
3.
Het chloor (C12) reageert met jodide (I-). Er ontstaat jood (I2) . De reactievergelijkingen kun je zelf
bedenken of afleiden uit de halfreacties die je kunt vinden in bijv. BINAS.
4.
Het jood (of jodium) (I2) wordt met thio (S2O3-) getitreerd.
Ook deze reactievergelijking kun je zelf opstellen of opzoeken (bijv. in PVB 1.2)
5.
Uit (2), (3) en (4) kun je nu zelf afleiden wat de molverhouding is tussen het aantal mmol thio dat je hebt
getitreerd en het aantal mmol chloor in het monster dat heeft gereageerd. Het aantal mmol thio vind je met
VburetxCthio
Als concentratie thio moet je het gemiddelde nemen van PVB 1.2. (van je zelf of de klas)
6.
Het aantal mmol chloor dat je vindt uit (5) moet je nu vermenigvuldigen met de molmassa (dit geeft het
aantal mg) .
Daarna omrekenen naar gram chloor en delen door het aantal g inweeg (= monster) .
Vermenigvuldig dit met 100 en je hebt het eindantwoord.
Uitvoering
Weeg ongeveer 0,8 g chloorbleekmiddel nauwkeurig af in een weegflesje met deksel (waarom moet het deksel er
nu persé op?) .
Dit betekent, dat de massa van je monster tot op 4 cijfers achter de komma bekend moet zijn.
Breng dit kwantitatief over in een stoperlenmeyer. Kwantitatief betekent dat je het monster volgens de regels
overspoelt en het weegflesje goed naspoelt.
Verdun met demi tot ca. 60 ml.
Voeg 20 ml KI oplossing toe van 100 gil en 10 ml ijs azijn (pas op!) .
Het ijs azijn in de zuurkast (per praktijkgroep) eerst in een bekerglaasje gieten en pas van daaruit in een
maatcylindertje van 10 ml) . Heb je iets gemorst? Onmiddellijk opruimen! Iets op je huid? Onmiddellijk spoelen
met water!
Titreer met gesteld thio (0,1 M) tot lichtgeel.
Voeg daarna 5 ml zetmeeloplossing toe (5 gil = 0,5 %) en titreer verder tot kleurloos.
Bereken daarna het gehalte werkzaam chloor (zie Inleiding en Toelichting) .
Voer de bepaling uit in duplo.
Geef in je meetbrief beide resultaten.
Bereken het gemiddelde en de relatieve spreiding tussen de duplo's. Vergelijk je gehalte met wat op de fles staat
vermeld.
Monster
Bleekmiddel van Aldi (ca. 10 g C12 per 100 ml) of van A. H.
Vragen
Ga na in de Warenwet (Bibliotheek) Uitvoeringsvoorschrift C I-43 1977 van het Wasmiddelenbesluit Art. 6 wat
het verschil is tussen:
chloorbleekmiddel
chloorbleekloog
bleekwater
Raadpleeg evt. andere bronnen als Internet of Encyclopedie
Meetbrief
Volgende scheikunde practicum inleveren met de antwoorden op de vragen
3
Glucosebepaling volgens Fehling
Toelichting
Het is een titratie.
Centraal staat, dat glucose reducerende eigenschappen heeft.
Dit betekent, dat glucose gemakkelijk elektronen afstaat aan een geschikte oxidator.
Bij deze bepaling is die oxidator het Cu2+ ion.
Dit Cu2+ geeft in combinatie met watermoleculen een blauwe kleur. Na de reactie zijn de Cu2+ ionen omgezet tot
Cu+. Het Cu2+ neemt dus 1 elektron op.
De koper(II) ionen zijn in overmaat toegevoegd.
Omdat de reactie in basisch milieu plaats vindt geeft het koper(I) ion met OH- ionen Cu20. Dit Cu20 geeft een
neerslag en is rood van kleur.
Je krijgt dus een kleursomslag van blauw
rood.
Aan het reactiemengsel is tevens natriumtartraat toegevoegd.
Tartraat is de zuurrest van wijnsteenzuur. Dit is een organisch molecuul.
Het tartraat-ion bindt het koper(II) ion. Dit moet omdat het anders met de hydroxide-ionen (OH-) neerslaat als
Cu(OH)2. Nu blijft het Cu2+ ion in oplossing (gebonden aan tartraat). Het Cu2+ ion dat aan tartraat gebonden is
kan net zo reageren als vrij Cu2+.
Na afloop van deze reactie wordt de oplossing zuur gemaakt (er onstaat een zuur milieu) door toevoeging van
zwavelzuur. Tevens wordt een overmaat jodide ionen toegevoegd (in de vorm van KI). Nu kan er de volgende
reactie plaatsvinden:
De overgebleven koper(II) ionen zetten jodide om tot jodium. Hier is dus Cu2+ opnieuw oxidator maar nu is
jodide de reductor.
Het jodium dat is ontstaan wordt vervolgens teruggetitreerd met thio.
De uitkomst moet later worden vergeleken met die van Luff Schoor; dit is een bepaling die je later gaat doen.
De reactie volgens Fehling wordt ook veel toegepast om de aanwezigheid van reducerende suikers als glucose
kwalitatief aan te tonen.
Uitvoering
Maak klassikaal:
Fehling I
69,28 g (bovenweger) kopersulfaat.5aq in 1 liter water
maak deze oplossing in een erlenmeyer door aan te vullen tot de maatstreep van 1000 ml
Fehling II
346 g kaliumnatriumtartraat en 100 g natriumhydroxide in 1 liter water
pas op: het Na OH moet voorzichtig (plastic handschoenen) en onder voortdurend omzwenken aan het water
worden toegevoegd in een geschikte erlenmeyer; als de oplossing te heet dreigt te worden: koelen onder
stromend water
Controleer klassikaal of er voldoende 10% KI oplossing is:
dit is 100 g KI op 1 liter oplossing
idem, 0,5% zetmeeloplossing (= 5 g/l)
idem, 10% kaliumthiocyanaat (KSCN) oplossing
Pipetteer in een konische kolf van 200 of 300 ml 10,00 ml Fehling I en 10,00 ml Fehling II.
Spoel de pipetteerplaats na met demi en pipetteer daarna 10,00 ml suikeroplossing (en spoel opnieuw na). Er mag
zich nu in je erlenmeyer ca. 80-100 ml vloeistof bevinden. Voeg eventueel nog wat demi toe als dit niet het geval
is.
Verricht al deze handelingen gelijk in duplo.
De suikeroplossing mag ten hoogste 80 mg suiker per 10 ml bevatten.
Plaats de kolf op een driepoot met gaasje en laat de inhoud 2 minuten koken. Zet op de hals van de kolf een
trechtertje om verdamping tegen te gaan.
Koel hierna snel af onder een kraan tot kamertemperatuur.
Spoel na afloop trechtertje en kolf even na met demi zodat alles wat tijdens het koken omhoog is gespat weer
onder in de vloeistof zit.
Voeg toe (maatcylindertje) 10 ml 10% KI oplossing en 10 ml 2 M (=4 N) zwavelzuur en titreer daarna direct met
de gestelde 0,1 M thiosulfaat oplossing.
Zoals je weet moet je titreren tot lichtgeel en dan pas 5 ml 0,5% zetmeeloplossing toevoegen. Titreer van
donkerblauw tot zwak blauw.
Voeg toe 20 ml 10% kaliumthiocyanaat oplossing toe (dit bindt evt. ijzerionen die de bepaling zouden kunnen
storen).
Titreer daarna tot de blauwe kleur omslaat tot kleurloos. Controle door de docent:
na toevoegen van 1 druppel 0,1 M jodium (I2 oplossing (uit een druppelflesje) dient de oplossing onmiddellijk
weer blauw te worden. Zo niet: te ver getitreerd!
Blanco
Volmaakt dezelfde bewerking wordt nu herhaald -in duplo -maar nu zonder suiker oplossing.
Opmerking
Als het suiker "gewone" suiker is (= riet- biet- of tafelsuiker; de chemische naam is saccharose of sucrose) dan heb
je te maken met een suiker dat géén reducerende eigenschappen heeft.
Het is een zgn. "disaccharide" d.w.z. het bestaat uit twee monosacchariden. Dit betekent, dat het is opgebouwd
uit twee suikermoleculen.
In dit geval zijn dat glucose en fructose.
Glucose heeft wel reducerende eigenschappen en fructose heel zwakjes.
Om Fehling's reagens met saccharose te laten reageren moet dit disaccharide dus eerst worden gesplitst in de
beide monosacchariden. Er ontstaan dan vrij glucose en fructose.
Dit mengsel heet invertsuiker en de splitsingsreactie (hydrolyse) heet inverteren.
(Het heet inverteren (=omdraaien) omdat de draaiingshoek in de polarimeter van invertsuiker veranderd is t.o.v.
de draaiingshoek van saccharose ).
Inverteringsreactie
Weeg ca. 800 mg suiker nauwkeurig (analytische balans) af. Spoel kwantitatief over in een erlenmeyer van 100 of
200 ml. Voeg toe 30 ml zoutzuur (gec. zoutzuur verdund 1:14) en verwarm 5 minuten op ca. 70 °C. Koel snel af
onder de kraan; neutraliseer met 2 M Na OH en een lakmoes- papiertje (papier niet in de vloeistof steken, dit
geeft te veel verlies).
Spoel kwantitatief over in een maatkolfje van 100 ml en vul aan tot de streep met demi.
Na homogeniseren 10,00 ml hieruit pipetteren voor de analyse (géén pipet in de maatkolf steken!).
Berekening
(ml thioblanco - ml thiomonster) x conc thio x Mglucose
2
geeft het aantal mg glucose in het monster.
Deel dit door het aantal ml monster en je hebt het gehalte in mg/ml. Als je dit met 10 vermenigvuldigd krijg je
het gehalte in %(m/m). Voer deze berekening uit voor beide duplo's apart.
Neem voor het aantal ml thio(blanco) het gemiddelde van je blanco duplo bepalingen.
Heb je het monster eerst verdund?
Dan krijg je het gehalte in het onverdunde monster door te vermenigvuldigen met
ml (maatkolf)
ml (pipet)
Zet al je waarnemingen en resultaten in één overzichtelijke tabel.
Conclusie
Geef als antwoorden de gehaltes van de beide duplo's.
Bereken tevens de relatieve spreiding:
hoogste waarde - laagste waarde
gemiddelde
Vraag
Geef de reactievergelijking van de reactie van Cu2+ en I-.
4
Glucosebepaling volgens Luff Schoorl
Toelichting
De bepaling volgens Luff verloopt volgens hetzelfde principe als die van Fehling (zie PVB 3): Cu2+ wordt door
glucose gereduceerd tot Cu1+.
De hulpstoffen zijn hier echter anders. In plaats van tartraat wordt nu citraat (de zuurrest van citroenzuur)
gebruikt om het Cu2+ in oplossing te houden.
Natriumcarbonaat wordt hier gebruikt om het milieu basisch te maken.
Deze bepaling wordt vooral gebruikt om het gehalte reducerende suikers te bepalen in levensmiddelen zoals
ijsmixen e.d.
Zoals bij het vorige practicum uiteengezet zijn niet alle suikers reducerend.
In de levensmiddelenindustrie wordt het gehalte aan suikers echter bepaald alsof het allemaal glucose is. Voor
invertsuiker wordt het gevonden gehalte dan vermenigvuldigd met 2.
Opmerkingen
1.
Er moet worden gewerkt met gec. HCl 37% (of 25%). Doe dit in de zuurkast. Wees voorzichtig met
gec. zuur en in dit geval moet je ook bedacht zijn op ontwijkend HCl gas.
2.
Nadat je de KI en HCl hebt toegevoegd moet je zo snel mogelijk gaan titreren met thio om zoveel
mogelijk verdamping van het jodium te voorkomen (uiteraard werk je met stoperlenmeyers; ook om verdamping
van het jood te voorkomen)
3.
Wees voorzichtig met het dure glaswerk als stoperlenmeyers en koelers.
4.
Zetmeeloplossingen zijn beperkt houdbaar. Al snel begint schimmel en vlokvorming. Tevens vindt er
bacteriële afbraak van het zetmeel plaats waardoor er producten ontstaan die een irreversibel complex vormen
met jodium.
Ook kunnen bij vergaande afbraak van zetmeel er producten ontstaan die een bruine kleur met jodium
geven i.p.v. een blauwe kleur.
Maak de zetmeeloplossing dus zoveel mogelijk vers (in het uiterste geval kun je vlokken in de oplossing
af filtreren).
Geconcentreerdere oplossingen zijn iets beter houdbaar dan verdunde.
5.
De zetmeeloplossing niet te vroeg aan het reactiemengsel toevoegen omdat je anders een slepend
eindtraject krijgt (d.w.z. je titreert gemakkelijk te ver)
Benodigdheden
Chemicaliën
Cupri-oplossing volgens Luff Schoorl
van bijv. Boom BV Meppel (NEN 3571) of zelfgemaakt door de TOA:
25 g kopersulfaat.5aq in 100 ml demi
50 g citroenzuur in 50 ml demi
3889 kristalsoda in 300-400 ml lauw demi
De citroenzuur onder zwenken bij de soda oplossing doen (niet omgekeerd). Nu de kopersulfaat oplossing
toevoegen en aanvullen tot 1 liter.
10 % KI oplossing
37 % HCl (of 25 %)
10 % KSCN oplossing -puimsteenkorreltjes
gestelde 0,1 M natriumthiosulfaat oplossing
0,5 % zetmeeloplossing (0,5 g gemodificeerd zetmeel (stijfsel) oplossen in ca. 50 ml; verhitten tot koken
en 1 minuut laten doorkoken en na afkoelen aanvullen tot 100 ml; deze oplossing is zeer beperkt houdbaar)
Apparatuur
balans
-
lab glaswerk (o.m. stoperlenmeyer 300 ml)
buret
brander met driepoot en gaasje
koeler met aan- en afvoerslangen
statief + klem + mannetje
Uitvoering
Omdat er te weinig koelers zijn voor een hele praktijkgroep mag je in groepjes van twee werken als deze proef
klassikaal wordt uitgevoerd.
Als je met z'n tweeën werkt kun je alleen maar vlugger opschieten dan iemand alleen als je het werk goed
onderling verdeeld. Een slecht voorbeeld van samenwerken is met z'n tweeën achter elkaar aan sukkelen de
weegkamer in. Een goed voorbeeld is: één weegt wat af en de ander begint alvast met de opstelling te bouwen.
Weeg een hoeveelheid monster af dat overeenkomt met 100-500 mg reducerend suiker.
Heb je dus zuiver glucose weeg dan ca. 300 mg nauwkeurig af (tot op 0,1 mg op de analytische balans). Noteer
het exacte gewicht (=massa inweeg). Doe dit gelijk in duplo.
Glucose heeft ook andere namen (dextrose, druivensuiker). Gebruik je echter bijv. een dextrose tablet van de
drogist, dan zal het glucose gehalte lager zijn dan in de onderstaande tabel omdat er in de tablet ook nog allerlei
hulpstoffen zitten.
Voor de gangbare producten in de levensmiddelenbranche gebruik je de volgende tabel:
glucosestropen
maltodextrine
gedroogde glucosestroop
lactose edible (= melksuiker eetbaar)
fructose (= vruchtensuiker)
dextrose (= druivensuiker = glucose)
glucidex
Indicatie % red. suikers van
de droge stof
30
20
30
95
95
95
30
Afwegen in gram
1,5
1,5
1,0
0,3
0,3
0,3
1,0
Los het monster op in ca. 50 ml demi van ca. 60 C (dit betekent dus: iets verwarmen zodat het
gemakkelijker oplost; lost het monster al direct goed op dan is verwarmen overbodig).
Na afkoelen tot kamertemperatuur kwantitatief overbrengen in een maatkolf van 250 ml en vul aan tot de
maatstreep.
Pipeteer 25,00 ml Luff-Schoorl oplossing en 25,00 ml monsteroplossing (je mag géén pipet in de
maatkolf steken! Voor het juist pipetteren: zie de "Basisvoorschriften") in een stoperlenmeyer van 300 ml.
Voeg enkele puimsteenkorreltjes toe (om kookvertraging te voorkomen) en plaats de erlenmeyer op de
driepoot en zet de koeler op de erlenmeyer. Zet de koeler vast d.m.v. statief + klem. Sluit de slangen en laat
water door de koeler lopen. Controleer op lekken en druppen en of de slangen goed genoeg zijn bevestigd.
Ontsteek de bunzenbrander. (Controleer eerst of alle kranen zijn gesloten en de luchttoevoer
dichtgedraaid is. Doe dan eerst de hoofdkraan open, steek een lucifer af en doe dan pas voorzichtig de gaskraan
wat los en ontsteek de vlam. Denk er om nooit de gele vlam onder het gaasje te zetten! Dit geeft veel roet, het
stinkt en het geeft bovendien giftige verbindingen met het nikkelgaasje).
Breng de oplossing in ca. 2 minuten aan de kook en laat exact 10 minuten rustig doorkoken.
Spoel, nadat de oplossing van de kook is de koeler door met wat demiwater en haal dan de erlenmeyer
uit de opstelling
Laat de erlenmeyer afkoelen m.b.v. kraanwater (bijv. in een wastafel met koud water of onder een stromende
kraan). Spoel ook de erlenmeyer aan de binnenkant even na met demi om opgespat monster weer naar beneden te
spoelen.
Voeg toe (maatcylindertjes!):
1.
30 ml 10% KI oplossing
2. 25 ml 25% of 37% HCl oplossing (voorzichtig!)
Titreer de oplossing tot lichtgeel met 0,1 M gestelde thio
Doe dit zo snel mogelijk om zo weinig mogelijk joodverlies te hebben door verdamping.
Voeg toe:
1.
20 ml KSCN (kaliumthiocyanaat opl.) 10%
2.
5 ml zetmeeloplossing
Titreer verder met thio tot kleursomslag (deze kleursomslag is moeilijk te zien: kijk na elke drup of er
een kleurverandering optreedt in de omgeving van de drup )
Controle door de docent: een drup 0, 1 M jodium dient direct weer kleuromslag te geven.
De bepaling wordt in duplo uitgevoerd: Zet de duplo zo snel mogelijk in.
Voer een blanco uit (25 ml demiwater i.p.v. monsteroplossing) (ook in duplo); voor deze titratie is in
principe ca. 25 ml thio nodig
Gebruik voor je berekening het gemiddelde van je duplo-blanco-titraties.
Voor de berekening maak je gebruik van de (klasse)-concentratie (titer) van het thio die je bij eerdere
practica hebt gesteld. Is er inmiddels andere thio: dan moet je opnieuw stellen.
Berekening en verwerking van de resultaten
Zet al je waarnemingen (en eindantwoorden) in een overzichtelijke tabel.
Bereken eerst de gehaltes van de duplo bepalingen afzonderlijk.
(Voor de blancowaarde voer je het gemiddelde van je duplo's in).
Bereken daarna het gemiddelde van beide waarden en de relatieve spreiding. Zet deze getallen in je conclusies.
Leid uit de tabel af hoeveel mg suikers (Y) in de getitreerde oplossing aanwezig waren. Bereken daartoe eerst: X
= (A-B) x t x 10
Waarin:
A=
volume thio verbruikt bij de blanco bepaling
B=
volume thio verbruikt bij het monster
t =
titer natriumthiosulfaatoplossing (titer = concentratie) [titer is een "oude"
concentratie- aanduiding
in eq/l; in dit geval -voor thio- is: eq/l (N) = mol/l (M)]
X=
ml thio dat via een serie reacties evenredig is met de reducerende suikers
Bepaal aan de hand van de berekende X waarde de bijbehorende y waarde uit de tabel, Voor de tussenliggende Xwaarde wordt y bepaald door middel van interpolatie.
Het gehalte van de reducerende suikers volgt nu uit:
red. suikers gehalte (%) =
Y x f x 100 %
a
=
Y x f
10 x m
=
Y
m
Waarin:
y=
hoeveelheid red. suikers in de getitreerde oplossing (mg)
f =
verdunningsfactor (in dit voorschrift 10)
a=
hoeveelheid ingewogen droge stof (mg)
m=
hoeveelheid ingewogen droge stof (g)
Het red. suiker gehalte wordt opgegeven als % van de droge stof.
Daarom moet voor de stropen de ingewogen hoeveelheid worden vermenigvuldigd met de droge stof factor.
X
ml
0,1 M thio
Glucose
Fructose
Invert
C6H12O
1
(mg)
Y
2,4
2
4,8
3
7,2
4
9,7
5
12,2
Galactose
C6H12O6
A
(mg)
Y
2,7
2,4
17,2
8
19,8
25,0
11
27,6
12
30,3
13
33,0
14
35,7
15
38,5
44,2
18
47,1
53,0
21
56,0
22
59,1
23
62,2
3,9
4,0
3,5
3,1
4,5
85,4
4,1
83,9
3,6
71,3
4,4
80,9
4,1
3,5
3,1
76,5
79,8
67,7
4,3
4,0
75,7
64,2
4,2
72,2
71,7
60,7
4,1
68,0
67,7
3,4
3,0
63,9
63,8
57,3
4,1
3,9
3,3
3,0
20
3,9
3,2
2,9
4,1
59,8
59,9
54,0
4,1
55,7
3,8
3,2
50,8
50,0
3,8
56,0
47,6
4,1
51,6
52,2
3,2
2,9
19
3,8
3,2
2,9
4,0
47,5
48,4
44,4
2,8
17
3,8
3,1
2,8
4,0
43,5
44,6
41,2
4,0
39,5
3,8
3,1
2,7
35,5
40,8
38,1
4,0
3,8
3,0
2,7
41,3
3,7
3,0
35,0
4,0
31,5
37,0
32,0
2,7
16
3,7
33,2
29,0
4,0
27,5
29,5
3,0
2,7
23,5
25,8
26,0
3,9
3,7
3,0
2,6
10
3,7
3,0
2,6
4,0
19,6
22,1
23,0
22,4
3,7
3,0
20,0
3,9
15,6
18,4
17,0
2,6
9
3,7
2,9
2,5
3,9
11,7
14,7
2,9
4,6
90,0
4,1
88,0
A
3,9
3,7
2,9
14,1
(mg)
Y
3,9
7,8
11,0
11,2
2,5
A
3,7
2,8
2,5
Maltose
C12O22O11
7,3
8,3
14,7
(mg)
Y
3,6
2,8
2,5
7
A
5,5
2,4
6
Lactose
C12H22O11
4,6
94,6
5
Bepaling van het gehalte Waterstofperoxide
Toelichting
Waterstofperoxide heeft als formule:
Het werkt meestal als oxidator. Dit betekent dus dat het elektronen van andere stoffen kan opnemen.
Hierdoor kan het worden gebruikt als bleekmiddel, bijv. van je haar. Ook vindt het toepassing als
ontsmettingsmiddel. Bijv. als je een ontsteking hebt in je keel of mond dan kun je spoelen met een 3%
waterstofperoxide- oplossing. Ook de tandarts schrijft het wel eens voor.
In de handel wordt het aangeleverd in geconcentreerde vorm: 30% (de rest is water). Je snapt wel, dat dit sterk
spul is!
H2O2 is een stof die gemakkelijk ontleed. Er ontstaat dan water (H2O) en zuurstof (O2). Daarom is een controle
op het juiste gehalte altijd nodig.
Vooral verdunde oplossingen ontleden gemakkelijk. Deze ontleding is gemakkelijk te zien door de belletjes
zuurstof die dan ontstaan. Met een beetje bruinsteen erbij (MnO2) gaat dit heel snel. Daarom is deze bepaling ook
lastig: je monster kan tijdens je analyse gedeeltelijk ontleden!
Bij deze bepaling fungeert peroxide als reductor en wordt door de sterkere oxidator kaliumpermanganaat
geoxideerd (het MnO4- ion is de oxidator (in zuur milieu)).
Om de oplossing zuur te maken moet je wat zwavelzuur toevoegen.
Reactievergelijking
Permanganaat neemt elektronen op, waterstofperoxide staat elektronen af:
MnO4- + 8 H3O+ + 5 e2 H2O2
Mn2+ + 12 H2O
O2 + 2 e-
2 MnO4- + 10 H2O2 + 16 H3O+
(2*)
(5*)
2 Mn2+ + 5 O2 + 34 H2O
Benodigdheden
kaliumpermanganaat 0,02 M gesteld (zie volgende blz. voor "het stellen")
zwavelzuur 2 M (= 4 N); d.i. een "hulpstof" en behoef je dus niet heel precies toe te voegen
monster: 3% waterstofperoxide- oplossing (in de zuurkast)
Denk erom: Het monster is niet stabiel en vluchtig; dus als je wat uit de voorraad haalt en in een bekerglaasje doet
ontleedt/ verdampt er al wat; monster voortdurend afdekken met een horlogeglaasje.
Het monster is wat agressief, dus gebruik een pipetteerballon
Werkwijze
Pipeteer (met pipetteerballon) 25,00 ml van een ca. 3% waterstofperoxide- oplossing in een maatkolf van 250,00
ml. Vul aan met demi en homogeniseer.
Pipeteer hieruit 25,00 ml in een erlenmeyer van 300 ml.
Denk erom: je mag niet een pipet in een maatkolf steken!
Gebruik voor het pipetteren een bekerglaasje (100 ml).
Dit bekerglaasje gebruik je tevens om de pipet voor te spoelen (3x). Elke keer de spoelvloeistof verversen!
Als je moet pipetteren telkens verse vloeistof nemen i.v.m. het ontleden van het monster .
Voeg 25 ml 2 M (= 4 N) zwavelzuur toe en verdun tot ca. 100 ml Ge mag ook eerst water toevoegen en dan pas
het zwavelzuur).
Je moet nu titreren met permanganaat. Dit is een paarse vloeistof. Zodra de vloeistof in de erlenmeyer komt
ontkleurt het (MnO4Mn2+). Het Mn2+ in oplossing is kleurloos.
De reactie komt moeilijk op gang. Is er echter eenmaal Mn2+ ontstaan dan werkt dit als katalysator.
Breng de reactie als volgt op gang:
Voeg toe 90% van de te verwachten hoeveelheid titrant. Als je niet weet hoeveel dat is: voeg dan ca. 10 ml-15 ml
toe vanuit de buret. Nauwkeurig begin- en eindstand noteren! !
Als de ontkleuring niet snel genoeg op gang komt wordt het mengsel meestal even verwarmd tot ca. 60 C. Dit is
nu niet aan te raden omdat dan het peroxide ontleedt!
Na de ontkleuring is er voldoende Mn2+ en titreer je verder met gestelde 0,02 M (= 0,1 N) kali urn
permanganaat.
Ga door tot dat de laatste druppel (halve druppel) titrant niet meer ontkleurt.
De vloeistof in de erlenmeyer wordt dan licht roze. Als je een poos wacht zal deze roze kleur weer verdwijnen.
Het eindpunt is bereikt als de roze kleur 30 seconden blijft bestaan. Een donker roze kleur betekent: te ver
getitreerd!
De totale hoeveelheid titrant die je nodig had tot het eindpunt is:
de hoeveelheid die je in 't begin in één keer hebt toegevoegd + wat je daarna druppelsgewijs hebt toegevoegd (=
eindstand bij het omslagpunt - eerste beginstand).
Doe de bepaling in duplo.
Officieel moet er ook nog een blanco bepaling worden gedaan. Dit is meestal in de orde van grootte van I druppel
titrant. Dit laten wij nu achterwege.
Voor de berekening heb je ook nodig de concentratie van het permanganaat Dit moet apart worden gesteld in
duplo (op oxaalzuur). Het voorschrift staat in de "Basisvoorschriften",
Berekening
mlburet x cpermanganaat x 34,0 x 5 x 10 x 100%
= % (m/ m) H2O2
25.000
We gaan er daarbij van uit dat de dichtheid van het monster is:
Gebruik voor de conc. permanganaat het gemiddelde van je duplo bepaling.
Bereken voor het monster het resultaat van beide duplo's en bepaal ook de relatieve spreiding:
% spreiding = (hoogste waarde - laagste waarde) x 100 %
gemiddelde
Resultaat
Lever de volgende les de meetbrief in met de resultaten. Zet je waarnemingen in een overzichtelijke tabel.
Geef je resultaten van de duplo bepalingen + het gemiddelde en de relatieve spreiding.
Geef evt. commentaar op de proef.
6
Het kalibreren van de pH meter
I. Beantwoord de volgende vragen
1.
Onder gebruikmaking van o.a. je leerboek “Scheikunde voor het laboratoriumonderwijs” deel II ga je na
welke type elektroden er op de zaal aanwezig zijn. Benoem ze bij naam.
2.
Op welke wijze dienen deze elektroden te worden bewaard?
3.
Bij glas-elektroden rekent men met een gemiddelde levensduur van één tot drie jaar.
Het meest gevoelige, kwetsbare onderdeel van deze elektrode is de membraan.
Deze staat in contact met de meetvloeistof en is hierdoor onderhevig aan vervuiling en bijvoorbeeld dehydratatie
(dit laatste wil zeggen dat het laagje water van 5 – 500 nm dikte op de membraan wordt aangetast).
Op welke wijze kun je de glasmembraan weer regeneren (zie je boek)?.
II Voer de volgende opdracht uit:
Kalibreer de pH meter volgens de handleiding
Bepaal de pH van enkele door de docent aangeboden oplossingen.
Noteer wat tijdens het kalibreren niet goed verloopt volgens onderstaand schema; niet goed funktionerende
elektroden aan de TOA geven; let op of de elektroden-houders voldoende zijn gevuld met vloeistof.
Een nieuwe glaselektrode vertoont gewoonlijk een helling van 98-100% en een korte insteltijd. De
asymmetriepotentiaal bedraagt in het ideale geval 0 mV. Praktisch wijkt de gemeten waarde altijd iets van 0 af.
Een asymmetriepotentiaal van 0 – ca. 30 mV (DIN) is daarbij toelaatbaar.
Waargenomen veranderingen
1. Te geringe steilheid
2. Te lange insteltijd
3. Te grote asymmetriepotentiaal
Oorzaken
Vervuild diafragma van de referentie-elektrode
Verouderd of vervuild glasmembraan
Vervuilde referentie-elektrode door binnendringen
van de meetoplossing
Vervuild diafragma
Hulpelektrode zonder zilverchloride
In de bijlage zullen nog enkele mogelijke oorzaken van storingen worden gegeven.
Ga in ieder geval nooit een titratie beginnen met een setje elektroden dat tijdens het kalibreren veel te langzaam
reageert of dat een veel te grote pH afwijking geeft.
Zet deze elektroden ook niet terug maar geef ze aan de TOA!
Ga voor je begint na of zich in de glas- en referentie-elektrode geen luchtbellen bevinden en of de referentieelektrode met voldoende KCl oplossing is gevuld. Bij navullen: altijd luchtbellen verwijderen! (Even kloppen met
je vinger).
Elektroden nooit plat op tafel leggen. Altijd direct in een statiefklem hangen en daarna in een bekerglaasje demi
(dit voorkomt uitdroging van de hydratatielaag).
Gebruik van pH meters zoals het type Metrohm E 632: zie bundel Apparaathandleidingen.
De buffers mag je – in principe – na afloop niet meer teruggieten in de voorraadfles (dit is een reden om slechts
kleine bekerglaasjes te vullen met buffer voor de kalibratie).
Meet hierna de oplossingen die zijn aangereikt door de docent.
Slecht funktionerende elektroden heb je aan de TOA gegeven.
7
Het stellen van 0,02 M KMnO4 (potentiometrisch)
Meet-elektrode: platina (zie bijlage Potentiometrie-overzicht).
Referentie-elektrode: calomel
A. Weeg af ca. 300 mg kaliumhexacyanoferraat(II) - K4Fe(CN)6.3H2O – nauwkeurig (tot op 0,1 mg) en spoel
over in een bekerglas van 100 ml. Voeg 10 ml 2 M zwavelzuur toe (moet dit met pipet of maatcylinder?) en
voldoende demi om een titratie te kunnen uitvoeren (de platina elektrode moet zodanig diep in de vloeistof
steken, dat er voldoende groot grensvlak met de oplossing ontstaat om een stabiele potentiaal af te geven).
Plaats een meet- en een referentie-elektrode en titreer met de te stellen oplossing die zich in een wisselopzet
bevindt. Gebruik de permanganaatoplossing die aan 3C is toegewezen. Denk erom, dat de uitloop van de buret
geen luchtbellen bevat en dat je geen druppelfout maakt (te voorkomen door de punt van de uitloop het
vloeistofoppervlak te laten raken).
Het geheel plaats je op een roermoter. Probeer eerst boven een spoelbekerglaasje uit wat de hoogte moet zijn van
je buretuitloop zodat je niet boven het monstervaatje de buretuitloop op-en-neer hoeft te bewegen. Het
monstervat kun je verwisselen door eerst de roermotor eronder uit te trekken.
B. De potentiaal van het beginpunt hoef je in dit geval niet te noteren. Titreer in stappen van 1,00 ml totdat de
verandering van het signaal duidelijk toeneemt. Titreer de sprong in stapjes van 0,20 ml.
Als je de tweede keer titreert weet je al bij welke potentiaal (en welk volume ongeveer) het eindpunt komt: je
kunt dan tot ca. 3 ml voor het e.p. in grotere stappen titreren.
Zet in een grafiek het aantal mV uit tegen de ml’s titrant (met EXCEL).
Bepaal met de tweede verschilmethode het eindpunt van de titratie. (Zie bundel Foodpath).
Voer de titratie uit in duplo. Bepaal het % relatieve spreiding. Voor dit soort titraties mag deze maximaal 0,5%
zijn).
Bespreek in je conclusie de juistheid en de precisie van de bepaling.
Vragen:
1. Wat is een andere naam voor kaliumhexocyanoferraat(II)?
2. Waarom moet de buret bruin van kleur zijn?
3. Waarom voeg je zwavelzuur toe (twee redenen bedenken)?
4. Wat betekent 0,1 N kaliumpermanganaat (en hoeveel mol/l komt ermee overeen)?
Het eigenlijke ion dat met MnO4- reageert is Fe2+.
Hierin is het ijzerion de reduktor en het permanganaat de oxidator.
Zoek in BINAS de halfreaktie voor permanganaat in zuur milieu en voor Fe2+. Bepaal de reaktievergelijking en de
molverhouding voor deze reactie. Denk erom, dat het aantal elektronen dat wordt afgestaan (door de reduktor)
gelijk moet zijn aan het aantal elektronen dat wordt opgenomen (door de oxidator).
Bereken de concentratie permanganaat:
Aantal mmol afgewogen stof = mginweeg/Minweeg.
vburet * cburet=aantal mmolburet
8
Het stellen van 0,1 M AgNO3 (potentiometrisch)
Meet-electrode: zilver (zie bijlage Potentiometrie-overzicht)
Referentie-electrode: glas.
Weeg af ca. 125 mg NaCl (p.a.) nauwkeurig af en spoel over in een bekerglas van 100 ml.
Voeg voldoende demi toe om een titratie te kunnen uitvoeren (de elektroden moeten voldoende diep in de
vloeistof steken om een stabiel signaal te kunnen geven).
Voeg 2 ml 4M salpeterzuur aan de oplossing toe.
Voer de titratie in duplo net zo uit als bij opdracht III vanaf B.
Het zilverion Ag+ reageert met Cl- tot AgCl. Dit zie je onmiddellijk als een wit neerslag (eerst ontstaat er wat
opalescentie ten gevolge van lichtverstrooing door kleine rondzwevende AgCl deeltjes. Deze deeltjes groeien
geleidelijk aan tot dikke vlokken. Zij gaan op de elektrode zitten en verstoren zo je meetsignaal. Tik ze er dus
regelmatig van af.
Zet net als bij opdracht III je meetsignaal (mV) uit tegen de buretstand. Bepaal het e.p. middels de tweede
verschilmethode.
Bereken de concentratie zilvernitraat met behulp van dezelfde vergelijkingen als bij III. De molverhouding kun je
afleiden uit de reactievergelijking.
Bepaal de relatieve spreiding tussen de duplo’s.
Noteer welke “koe” zilvernitraat je hebt gebruikt. Zet dit ook duidelijk in je meetbrief.
Vragen
1. Waarom zit het zilvernitraat in een bruine buret?
2. Waarom zou je salpeterzuur moeten toevoegen?
Potentiometrie overzicht
Type meting
Zuur/base
Meetelektrode
glas
ReferentieElektrode
Kalomel
Platina
Kalomel
zilver
Glas
(pH)
Redox
(mV)
Argento –
metrie
(mV)
Storingen
HF oplossingen en fluoride-oplossingen
Hoge pH-waarden en hoge temperatuur, resp.
hoog geconcentreerde hete zoutoplossingen
Watervrije oplosmiddelen of sterk
hygroscopische oplossingen, bij langdurige
inwerking
Bepaalde eiwitten, peptiden of zeepachtige
stoffen (tensiden)
Oververzadigde zoutoplossingen en vet- en
oliehoudende oplossingen
Statische oplading veroorzaakt door kunststof
vloerbedekking of kleding met synthetische
vezels, bij lage luchtvochtigheid
Lage temperaturen van 0-20o C
Bijzonderheden
Ook combi-elektrode is mogelijk
Glaselektrode bewaren in demi; glasbolletje goed schoon houden
Kalomel-elektrode moet gevuld zijn met voldoende 3M KCl-opl.; bewaren
in 3M KCl-opl.
Platina-elektrode activeren in een klein beetje gec. Salpeterzuur
Als je begint: in stand-by op 0 mV instellen
I.v.m. trage reactie een vaste tijd (bijv. 30 sec.) aanhouden tussen toevoegen
van titrant en het signaal aflezen
Ag-elektrode activeren met schuurpapier
Potentiaal van de referentie-el. moet constant zijn: salpeterzuur toevoegen.
Als je begint: in stand-by op 0 mV instellen
Als er neerslag aan de Ag-elektrode blijft plakken: eraf tikken. Krachtig
roeren.
Glaselektrode na afloop goed reinigen met 4M ammonia (op een tissue)
NB Kalomel-el. is hierbij niet geschikt: er zit KCl in
Gevolgen
Foutieve potentiaalwaarden door oplossen van de hydratatielaag. Op de
duur vernietiging van glasmembraan
Foutieve potentiaalwaarden door alkali-fout.
Verkorting van de levensduur door alkalische of hydrolytische erosie van
de glasmembraan
Afname van de steilheid door dehydratatie van de glasmembraan
Adsorptie van deze stoffen aan de glasmembran, waardoor afname van de
steilheid optreedt.
Blokkering van het membraan door neerslag- of filmvorming en daardoor
trage potentiaalinstelling
Polarisatie van de glasmembraan door ontladingsstromen waardoor
foutieve meetwaarden ontstaan en vervolgens een verlopende potentiaal
Toename van de weerstand van het membraan en daardoor bepaalde
meetfouten door spanningsdelereffect
Praktikanten zitten met (vieze, vette) vingers aan Aanslag op de glasmembraan of dichtslibben van de poreuze prop van een
de onderkant van de elektroden
calomel-elektrode, waardoor o.a. een traag reagerend meetsysteem
Praktikanten zetten glas-elektrode in houder met Dehydratatie van de glasmembraan
3 M KCl
Vloeistof in de elektroden-houder wordt niet
Glasmembraan en poreuze prop worden bedekt met aangekoekte laag
vaak genoeg ververst
rotzooi (schimmels e.d.)
Glas/combi-lektroden worden niet vaak genoeg Traag reagerend systeem
geregenereerd
Praktikanten laten glas-elektrode tijd lang droog Hydratatielaag droogt uit
in de lucht hangen
Praktikanten laten elektroden op de tafel liggen Elektroden worden vuil; ontstaan van luchtbellen in referentie-elektrode