Stanovení celkové k ní celkové kyselosti nápojů potenciometrickou t

Stanovení
ní celkové k
kyselosti nápojů potenciometrickou
metrickou titrací
t
Princip metody
odu ekvivalence
ekvivale
- vizuální a
U acidobazických titrací se využívají dva druhy indikace bodu
instrumentální. K vizuální indikaci
indi
bodu ekvivalence se používají barevné
bare
indikátory.
V případě vzorku, u kterého nelze
nel použít vizuální indikaci (např. výrazně zbarvený
zb
roztok),
lze bod ekvivalence indikovat např. potenciometricky.
Při acidobazických
ch titracích se
s každým přídavkem titračního činidla mění pH titrovaného
roztoku. Připojením vhodné
hodné elektrody
e
(nejčastěji skleněné)) lze sledovat
sledo
změnu pH
titrovaného roztoku v závislosti na
n objemu přidaného titračního činidla. Z naměřených
nam
hodnot
se sestrojí titrační křivka
ivka a následným
násled
výpočtem se získá bod ekvivalence.
Při titračním stanovení
anovení vícesytných
víc
kyselin je v titrační
ní křivce několik
ně
"skoků",
odpovídajících jednotlivým
notlivým bodům
bo
ekvivalence. Pro dostatečně
tečně přesné
přesn určení bodů
ekvivalence je však nutné, aby rozdíl
ro
mezi jednotlivými hodnotami pKa byl větší
vě než 3.
V případě kyseliny
y citronové (pK
( a1 = 3,15; pKa2 = 4,77; pKa3 = 6,40) lze zaznamenat
za
pouze
jeden potenciálový skok
kok v okolí třetího
t
bodu ekvivalence, který odpovídá
dpovídá reakci:
reak
3
→
3
U kyseliny fosforečné
né jsou jednotlivé
jedno
hodnoty pKa natolik rozdílné (pKa1 = 2,23;
2,
pKa2 = 7,21;
pKa3 = 12,3), že je možné potenciometricky
poten
velmi přesně určit jednotlivé bo
body ekvivalence.
Titrace do jednotlivých
ých stupňů popisují rovnice:
2
→
→
2
vte množství kyseliny citronové v Kofole
Úkol číslo 1: Stanovte
Kyselina citronová je slabá trojsytná
tr
karboxylová kyselina, která se v přírodě
p
vyskytuje
především v citrusových
vých plodech (citronech, limetkách a dalších),
), v menší mí
míře také v dalším
ovoci a zelenině. Největší
jvětší využití
využit má kyselina citronová v potravinářství,
inářství, kde se používá jako
konzervační a dochucovací
ucovací látka.
látk Najdeme ji v mnoha potravinách - nápojích,
nápo
jogurtech,
instantních přípravcích,
cích, marmeládách,
marmel
majonéze, salátových dresincích a dalších. Bývá
označována jako přídatná
datná látka E330.
E
Stru
Strukturní
vzorec kyseliny citronové
Pomůcky:
• odměrné baňky,
ňky, špachtle,
špachtle hodinové sklo, váhy, byreta,
a, kádinky, pipeta, nálevka,
odměrný válec, titrační baňka, pH metr, kombinovaná skleněná
skleněn pH-elektroda,
elektromagnetická
etická míchačka,
míchač míchadlo
1
Chemikálie:
• hydroxid sodný, kyselina šťavelová, methyloranž, chlorid vápenatý (20% roztok),
vzorek nápoje Kofola, destilovaná voda, kalibrační pufry pro kalibraci pH metru
(pH = 4 a pH = 7)
Pracovní postup:
1. Příprava roztoku NaOH (konc. 0,1 mol/l)
1. Do kádinky navažte předem vypočítané množství pevného hydroxidu sodného
(Mr = 40,0).
2. Hydroxid sodný opatrně rozpusťte v destilované vodě, roztok kvantitativně převeďte
do 100 ml odměrné baňky a doplňte destilovanou vodou po rysku.
3. Před každým použitím je třeba roztok důkladně protřepat!!!
2. Příprava roztoku standardu kyseliny šťavelové
1. Na analytických vahách navažte předem vypočtené množství dihydrátu kyseliny
šťavelové čistoty p.a. (Mr = 126,07).
2. Kyselinu převeďte do 50 ml odměrné baňky, doplňte destilovanou vodou po rysku a
důkladně promíchejte.
3. Standardizace odměrného roztoku hydroxidu sodného
Kyselina šťavelová reaguje s hydroxidem sodným podle rovnice:
2
→
2
1. Do titrační baňky odpipetujte 10 ml roztoku standardu kyseliny šťavelové, roztok
zřeďte asi na 60 ml destilovanou vodou, přidejte 3 kapky indikátoru methyloranže a
titrujte roztokem hydroxidu sodného. Titrační činidlo přidávejte až do okamžiku, kdy
se změní barva titrovaného roztoku z červené na oranžově-žlutou.
2. V této chvíli k titrovanému roztoku přidejte 10 ml 20% roztoku chloridu vápenatého,
jehož účinkem roztok znovu zčervená a dotitrujte hydroxidem sodným do oranžověžlutého zbarvení.
3. Standardizaci proveďte alespoň 3x.
4. Stanovení kyseliny citronové ve vzorku
1. Ze vzorku odstraňte oxid uhličitý (třepáním, případně opatrným ponořením
do ultrazvukové lázně - pozor: hodně pění) a do kádinky odpipetujte 25 ml vzorku.
2. Do kádinky vložte míchadlo a umístěte ji na elektromagnetickou míchačku.
3. Před ponořením kombinované skleněné pH-elektrody do měřeného roztoku je třeba ji
nakalibrovat pomocí kalibračních pufrů. Kalibraci proveďte pod dohledem vedoucího
cvičení.
4. Po kalibraci elektrodu opláchněte, osušte a vložte do titrovaného roztoku tak, aby bylo
ještě místo pro přidávání titračního činidla z byrety a aby byla elektroda zcela
ponořena v roztoku (případně je možné roztok naředit destilovanou vodou). POZOR:
míchadlo nesmí narážet do elektrody!!!!
5. Poté zapněte míchání a zaznamenejte hodnotu pH před začátkem měření. Nejprve
přidávejte roztok hydroxidu sodného po 0,5 ml, v okolí bodu ekvivalence pak
po 0,1 ml. Po každém přídavku zaznamenejte hodnotu pH do tabulky.
6. Po ukončení titrace je nutné elektrodu opláchnout destilovanou vodou a vložit
do roztoku chloridu draselného.
2
Úkol číslo 2: Stanovte množství kyseliny fosforečné v Coca-Cole
Kyselina fosforečná (trihydrogenfosforečná, orthofosforečná) je trojsytná středně silná
kyselina, která se využívá při zpracování ropy, úpravě kovů či při výrobě zubních tmelů.
V potravinářství se používá především jako ochucovadlo a k okyselení colových nápojů
(např.: Coca-Cola). Je označována jako přídatná látka E338 a podle Nařízení komise (EU)
č. 1130/2011 je maximální povolené množství v potravinách stanoveno na 40 000 mg/kg
(jednotlivě nebo kombinovaně v přípravku, vyjádřeno jako P2O5). Kyselé nápoje poškozují
především zubní sklovinu. Nadbytek fosforu v těle se vylučuje v podobě fosforečnanu
vápenatého a může tak docházet k odvápnění kostí, což zvyšuje jejich náchylnost
ke zlomeninám a osteoporóze.
Pomůcky:
• odměrné baňky, špachtle, hodinové sklo, váhy, byreta, kádinky, pipeta, nálevka,
odměrný válec, titrační baňka, pH metr, kombinovaná skleněná pH-elektroda,
elektromagnetická míchačka, míchadlo
Chemikálie:
• hydroxid sodný, kyselina šťavelová, methyloranž, chlorid vápenatý (20 % roztok),
vzorek nápoje Coca-Cola, destilovaná voda, kalibrační pufry pro kalibraci pH metru
(pH = 4 a pH = 7)
Pracovní postup:
1. Příprava roztoku NaOH (konc. 0,1 mol/l)
1. Do kádinky navažte předem vypočítané množství pevného hydroxidu sodného
(Mr = 40,0).
2. Hydroxid sodný opatrně rozpusťte v destilované vodě, roztok kvantitativně převeďte
do 100 ml odměrné baňky a doplňte destilovanou vodou po rysku.
3. Před každým použitím je třeba roztok důkladně protřepat!!!
2. Příprava roztoku standardu kyseliny šťavelové
1. Na analytických vahách navažte předem vypočtené množství dihydrátu kyseliny
šťavelové čistoty p.a. (Mr = 126,07).
2. Kyselinu převeďte do 50 ml odměrné baňky, doplňte destilovanou vodou po rysku a
důkladně promíchejte.
3. Standardizace odměrného roztoku hydroxidu sodného
Kyselina šťavelová reaguje s hydroxidem sodným podle rovnice:
2
→
2
1. Do titrační baňky odpipetujte 10 ml roztoku standardu kyseliny šťavelové, roztok
zřeďte asi na 60 ml destilovanou vodou, přidejte 3 kapky indikátoru methyloranže a
titrujte roztokem hydroxidu sodného. Titrační činidlo přidávejte až do okamžiku, kdy
se změní barva titrovaného roztoku z červené na oranžově-žlutou.
2. V této chvíli k titrovanému roztoku přidejte 10 ml 20% roztoku chloridu vápenatého,
jehož účinkem roztok znovu zčervená a dotitrujte hydroxidem sodným do oranžověžlutého zbarvení.
3. Standardizaci proveďte alespoň 3x.
3
4. Stanovení kyseliny fosforečné ve vzorku
1. Ze vzorku odstraňte oxid uhličitý (třepáním, případně opatrným ponořením
do ultrazvukové lázně - pozor: hodně pění) a do kádinky odpipetujte 10 ml vzorku.
2. Vzorek zřeďte destilovanou vodou přibližně na objem 30 ml (aby bylo možné zcela
ponořit pH elektrodu), do kádinky vložte míchadlo a umístěte ji
na elektromagnetickou míchačku.
3. Před ponořením kombinované skleněné pH-elektrody do měřeného roztoku je třeba ji
nakalibrovat pomocí kalibračních pufrů. Kalibraci proveďte pod dohledem vedoucího
cvičení.
4. Po kalibraci elektrodu opláchněte, osušte a vložte do titrovaného roztoku tak, aby bylo
ještě místo pro přidávání titračního činidla z byrety a aby byla elektroda zcela
ponořena v roztoku. POZOR: míchadlo nesmí narážet do elektrody!!!!
5. Poté zapněte míchání a zaznamenejte hodnotu pH před začátkem měření. Nejprve
přidávejte roztok hydroxidu sodného po 0,5 ml, v okolí bodu ekvivalence pak
po 0,1 ml. Po každém přídavku zaznamenejte hodnotu pH do tabulky.
6. Po ukončení titrace je nutné elektrodu opláchnout destilovanou vodou a vložit
do roztoku chloridu draselného.
Vyhodnocení výsledků:
1. Ze získaných hodnot sestrojte titrační křivku.
2. Naměřené hodnoty (objem činidla a pH) zapište do tabulky a vypočtěte příslušné
diference objemu a pH dvou po sobě následujících hodnot podle následujících vzorců:
∆
∆
∆
=
=
=∆
−
−
−∆
Příklad tabulky:
Spotřeba NaOH
(ml)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Δ1V (ml)
pH
Δ1pH
Δ2pH
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
2,02
2,04
2,07
2,12
4,23
6,82
6,95
7,01
0,02
0,03
0,05
2,11
2,59
0,13
0,06
0,01
0,02
2,06
0,48
-2,46
-0,07
3. Vypočtěte spotřebu titračního činidla podle následujícího vzorce:
=
∆
∆
∆
∆
kde:
Vx - hledaný objem titračního činidla odpovídající bodu ekvivalence
Vn - objem činidla odpovídající poslední hodnotě druhé diference pH před změnou
znaménka
Δ1V - konstantní přídavek titračního činidla v okolí bodu ekvivalence
Δ2pHn - poslední kladná hodnota druhé diference
Δ2pHn+1 - první záporná hodnota druhé diference
4
4. Vypočítejte množství kyseliny citronové (resp. fosforečné) ve vzorku (mg/l).
Literatura:
1. K. Volka a kol.: Analytická chemie II, skripta VŠCHT, Praha 1995
(ISBN 80-7080-227-8, 1. vydání).
2. Kotouček M., Skopalová J., Adamovský P.: Multimediální učebnice "Příklady z
analytické chemie". (http://ach.upol.cz/ucebnice/)
5