Coulometrie

Experiment 8.10 Coulometrie
Ron Booy l2
Samenvatting:
In dit experiment wordt doormiddel van coulometrie het gehalte bepaald van een
referentie. Hierbij word gemeten met twee verschillende soorten meetapparatuur
namelijk bipotentiometrisch (EP gevonden bij moment van daling grafiek) en
monopotentiometrisch (EP gevonden bij het middelpunt van de grafiek tweede
graads). De waarde voor de zuiver ascorbinezuur is 100.0% 0.08. De gevonden
waarde bij bipotentiometrie is 91% 2 . De gevonden waarde van
monopotentiometrisch is 72 %6.
Inleiding:
Het principe van de coulometrische bepaling berust op het meten van de
hoeveelheid elektrische lading (elektronen) om de te meten stof om te zetten naar
een andere oxidatiestaat.
Je titreert dus eigenlijk met elektronen. Er zijn verschillende soorten coulometrie,
namelijk primaire en secundaire. Bij de primaire coulometrie ondergaat de te bepalen
stof een reactie aan een van de elektroden. Bij de secundaire coulometrie reageert
de stof die gevormd wordt aan de elektrode met de te bepalen stof. In dit experiment
maken we gebruik van een secundaire coulometrische analyse met een constante
stroom (m.b.v. een amperostat).
De volgende reacties vinden plaats:
C6H8O6 + 2H2O  C6H6O6 + 2H3O+ + 2e2I-  I2 + 2e- of 2Br-  Br2 + 2eTotaal: C6H8O6 + 2H2O + I2(Br2)  C6H6O6 + 2H3O+ + 2I-(2Br-).
Het e.p. wordt bepaald met een indicator, biamperometrisch en bipotentiometrisch.
De formule voor de berekening is:
Q(e.q.) * ½ * M(C6H8O6) * Vmaatkolf
Gehalte = ------------------------------------------ * 100%
mafgewogen * Vpipet
Berekening analysetijd:
Er wordt 10 mg C6H6O6 afgewogen en overgebracht in een 100 ml maatkolf, waaruit
weer 10 ml gepipetteerd wordt.
10 mg = 10*10-3/M(C6H8O6=176.124) = 5.68*10-5 mol.
10 ml uit 100 ml dus: 5.68*10-5/10 = 5.68*10 µmol C6H8O6
2 * 5.68 = 11.36 µmol e- = 11.36 µeq.
De coulometer wordt ingesteld op 5*10-2 µeq/s.
De benodigde tijd is: 11.36/5*10-2 = 227.3 seconden = 3 minuten en 47 seconden.
Voorschrift:
-
Stamp 2 vitamine C tabletten fijn in een mortier.
Weeg 10 mg (0.01 g) af en los dit op in water.
Filtreer het niet opgeloste deel en breng het filtraat over in een maatkolf van 100
ml en vul aan met water.
Pipetteer 10 ml in een 150 ml bekerglas.
-
Voeg 1 g KI of KBr toe, 50 ml water en 0.5 ml ijsazijn.
Voeg evt. een indicator toe.
Leidt stikstofgas door de oplossing.
Titreer met de coulostat, de knop Iconstant(eq/sec) op 5*10-2 instellen.
De analysetijd moet ca. 4 minuten bedragen.
Voer ook een blancobepaling uit.
Voor de bepaling van het zuivere ascorbinezuur moet ook 10 mg afgewogen
worden en dient het voorschrift verder gevolgd te worden.
- Voor de bepaling in het jus d’orange dient... ml afgemeten te worden.
Opm.
- Zet de elektroden voor de biamperometrische bepaling op ongeveer 2 centimeter
van elkaar.
- Leidt bij de bipotentiometrische bepaling een stroom van ongeveer 40 mA door
de oplossing.
- Er kan voor het bepalen van het omslagpunt een weinig methylrood worden
toegevoegd. De rode oplossing wordt kleurloos als een geringe overmaat jood is
gevormd zodat het jood de indicator oxideert tot een kleurloze verbinding.
Doel:
- Controle van de bepaling m.b.v. een ascorbinezuur referentie.
- Bepaling van het vitamine C gehalte in vitamine C tabletten.
- Bepaling van het vitamine C gehalte in jus d’orange.
Meetresultaten/Uitwerking:
Controle van de bepaling m.b.v. een ascorbinezuur referentie.
-0.0099 gr Ascorbinezuur referentie in 100 ml
-10 ml gepipetteerd
-1.02 g KI
Meetresultaten gemeten via de bipotentiometrische methode B grafieken
ref. waarden
uel
bipot
0
1
2,003
3,012
4,007
5,002
6,012
7,002
8
9,003
9,541
10,004
10,243
10,506
uel
708
719
726
731
734
737
740
743
747
753
726
618
222
186
Bipot
0
1,004
2,004
3,003
4
5,002
6,003
7,003
8,003
9,012
9,15
9,403
9,701
10,002
722
726
728
731
733
735
737
739
744
749
747
732
707
650
11,001
12,001
13,011
179
173
171
10,505
11,003
12,005
13,002
411
186
175
171
Meetresultaten gemeten via monopotentiometrische methode A grafieken
Uel
monopot
0
412
1,001
410
2,001
408
3,004
408
4,006
408
5
408
6,003
407
7,006
407
8,006
409
9,003
454
10,005
466
11,002
471
12,004
475
13,012
478
14,003
481
uel
Monopot
0
390
1
390
2,001
388
3,012
386
4,006
383
5
379
6,011
373
7,009
364
8,003
439
8,509
452
9,005
458
10,004
466
11,002
470
12,004
474
Voorbeeldberekening:
10.243*10-6 * ½ * 176.124 * 0.1
Gehalte = ------------------------------------------ * 100% = 91.11 %
0.0099 * 0.01
eindpunt bepaling (zie bijlage)
Meting
Ml
gehalte ref. %
bipot 1
10,119
90.01
bipot 2
10,382
92.35
monopot 1
8.57
76.23
monopot 2
7.569
67,33
gem. Bipot
91.18
gem. Monopot
71,78
 bipot: 2 %
 monopot: 6 %
 theorie: 0.08 %
Bepaling van het vitamine C gehalte in vitamine C tabletten.
-0.0105 gr Vitamine C in 100 ml
-10 ml gepipetteerd
-1.02 g KI
meting
bipot 1
Ml
Gehalte
4,22
37,16
bipot 2
monopot
3,94
4,38
gem. Bipot
34,7
38,57
36,64
Conclusies:
De waarde voor de zuiver ascorbinezuur is 100.0% 0.08. De gevonden waarde bij
bipotentiometrie is 91 % 2 de precisie kan eventueel beter maar de juistheid is niet
goed te bepalen. De afwijking van zo’n 9% is te veel ten opzichte van de referentie
dus zijn de waarden van Vitamine C niet correct te bepalen. De gevonden waarde
van monopotentiometrisch is 72 %6 zijn niet te gebruiken als referentie.
Suggesties ter verbetering.
-
Gebruik een afgesloten bekerglas of laat er constant stikstof door leiden, want de
zuurstof kan een invloed hebben op de reactie. Door het roeren van de oplossing
kan er ook zuurstof in de oplossing komen.
- Niet te snel titreren.
- Kijk ook eens hoe de resultaten zijn wanneer je geen indicator gebruikt, misschien
heeft ook deze invloed.
- Breng de te bepalen stof zorgvuldig over .
- Zorg er voor dat je een juist te meten overmaat stof hebt, uitproberen met
Bromide.
Vragen:
1. Voor de reacties zie de inleiding.
2. Er hoeft geen titerstelling uitgevoerd te worden. De constante tussen de
hoeveelheid gemeten en de massa van je te bepalen deeltje wordt afgeleid van
bekende fysische constanten, dus je bent geen standaarden nodig. Je hoeft het
titrant (KI of KBr) niet nauwkeurig af te wegen.
3. Er is geen titreervloeistof. Er wordt getitreerd met elektronen. Het aantal mol
elektronen kan men berekenen met: Q = I * t. 1 mol elektronen komt overeen met
96485 coulomb.
4. Er wordt geen buret gebruikt.
5. Afgewogen: 10.13 mg ascorbinezuur.
I = 40 mA. t = 350 seconden. Q = 40*10-3 * 350 = 14 C.
14/96485 = 1.451*10-4 mol e-. 2 mol e- komt overeen met 1 mol ascorbinezuur.
1.451*10-4/2 = 7.255*10-5 mol ascorbinezuur.
Mascorbinezuur = 176.124 g/mol.
176.124 * 7.255*10-5 = 12.78 mg.
Het rendement is dus: 10.13/12.78 * 100% = 79.26%. Bij een grotere
stroomsterkte wordt er sneller getitreerd. Het kan zijn dat I niet zo snel kan
reageren en dat er dus toch langer getitreerd moet worden.
6. De halfreacties zijn:
C6H8O6 + 2H2O  C6H6O6 + 2H3O+ + 2e2I-  I2 + 2e- of 2Br-  Br2 + 2e-
7. De formule voor de berekening is:
Q(eq) * ½ * M(C6H8O6) * Vmaatkolf
Gehalte = ------------------------------------------ * 100%
mafgewogen * Vpipet
8. Bereken Q in coulombs: (voor de getallen in opgave 8 en 9 zie de inleiding)
Er is 11.3556 µmol e- nodig.
Constante van Faraday: 96485 C/mol.
96485 * 11.3556*10-6 = 1.0956 C.
9. Bereken de stroomsterkte:
Q = I * t, Q = 1.0956 C, t = 227.3 seconden.
I = 1.0956/227.3 = 4.82 mA.