Een alternatieve bepaling van het alcoholgehalte

Een alternatieve bepaling
van het alcoholgehalte
Met kaliumpermanganaat, maar zonder titratie
Het bepalen van het alcoholgehalte past op verschillende plekken in het scheikunde- en nlt-curriculum.
De context kan zijn de nlt-module Rijden onder invloed, maar de bepaling past bijvoorbeeld ook in een
onderzoek naar het maken van (bio)alcohol'.
• Tinka Hogeling en Joren Nooij / Het Amsterdams Lyceum
Op het Amsterdams lyceum wordt in
4-vwo de nlt-module Rijden onder invloed
gebruikt. Het destilleren van een
alcoholische drank naar keuze vinden de
leerlingen een leuk onderdeel van de
module. In de module wordt het
alcoholpercentage bepaald door middel
van een ijklijn waarbij het volumepercentage alcohol is uitgezet tegen de
dichtheid van de alcoholoplossing2. Een
nadeel van deze methode is dat hij erg
onnauwkeurig is voor lage alcoholpercentages.
Onder andere daarom zijn wij op zoek
gegaan naar een andere methode die
eveneens geschikt is voor leerlingen in
4-vwo. Bovendien hebben naar ons idee
proeven waarbij het gehalte van een stof
in een product bepaald wordt soms een
ietwat 'saai' karakter: de uitkomst van het
experiment klopt wel of niet
Het is leuker om het gehalte
op twee verschillende manieren
te bepalen en
dan de uitkomsten met
elkaar te vergelijken
met wat er op het etiket staat. Leuker
vinden wij het om het gehalte op twee
geheel verschillende manieren te bepalen
waarna de beide uitkomsten met elkaar
vergeleken worden3. Naar onze mening is
dit een goede manier om leerlingen
bewust te maken van de nauwkeurigheid
en de betrekkelijkheid van een
experimenteel re-
sultaat. Nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en geldigheid worden gezien als
belangrijke vaardigheden bij praktisch
onderzoek.4
Ethanol en kaliumpermanganaat
Een bekende manier om het alcoholgehalte te bepalen is door de oxidatie van
ethanol door dichromaationen in zuur
milieu5,6. Vanwege de carcinogeniteit van
zeswaardig chroom is het verboden om
leerlingen met dichromaat te laten
werken7,8. Wij hebben ook dit probleem
opgelost door een alcoholbepaling met
kaliumpermanganaat te ontwikkelen,
die we hieronder zullen beschrijven. Bij
deze bepaling hoeft niet getitreerd te
worden en is er ook geen colorimeter
nodig9. Daarom is deze alcoholbepaling
eenvoudig door leerlingen uit te voeren,
ook in de vierde klas. Het leuke is dat de
leerlingen door deze bepaling ook wat
leren over reactiesnelheid. Ethanol kan
reageren met het perman-ganaation,
Mn04. Dat kan zowel in zuur als in
basisch milieu. In zuur milieu verloopt de
reactie bij kamertemperatuur te
langzaam voor een snelle bepaling. In
basisch milieu verloopt de reactie veel
sneller. Hoewel in basisch milieu ook de
vorming van bruinsteen plaatsvindt,
stoort dat niet in de hieronder beschreven
uitvoering van het experiment. Ethanol
kan tot ethanal geoxideerd worden of tot
azijnzuur. In basisch milieu wordt het
permanganaation in eerste instantie
gereduceerd tot het manganaat-ion
(MnO42-) dat een groene kleur heeft.
Indien ervan uitgegaan wordt dat ethanol
daarbij geoxideerd wordt tot ethanal,
vindt de volgende reactie plaats:
CH3CH2OH (aq) + 2MnO42- (aq) + 2OH- (aq) ->
CH3CHO (aq) + 2MnO42- (aq) + 2H2O (1)
Wij nemen die groene kleur als eindpunt
van de reactie, maar de reactie stopt hier
niet: als je lang genoeg wacht, zie je dat het
reactiemengsel bruin en troebel wordt
door de vorming van bruinsteen uit
MnO42-. Er vindt dan waarschijnlijk ook
verdere oxidatie plaats van het gevormde
ethanal tot azijnzuur. Of oxidatie tot
ethanal dan wel tot azijnzuur plaatsvindt,
maakt niet uit als we ervan uitgaan dat
deze oxidatie telkens in dezelfde mate
plaatsvindt. Voor de bepaling van het
alcoholpercentage hebben we een ijklijn
gemaakt waarin het alcoholpercentage is
uitgezet tegen de reactiesnelheid.
De opzet van de proef is vergelijkbaar
met de proef waarbij een
natriumthi-osulfaatoplossing reageert
met zoutzuur, een experiment dat
vaak wordt uitgevoerd bij het
onderwerp reactie-snelheden10.
Bij de proef met ethanol en kaliumpermanganaat wordt gekeken hoelang het
duurt voordat de oplossing groen kleurt.
Er wordt aangenomen dat als de oplossing
net groen kleurt iedere keer eenzelfde
hoeveelheid MnO42- is gevormd. De tijd
waarin dat gebeurt, is dan een maat voor de
reactiesnelheid.
Voor het maken van de ijklijn variëren
we alleen de beginconcentratie van de
alcohol. De toegevoegde hoeveelheden
natronloog en MnO4- zijn bij alle bepalingen gelijk.