Planning
Theorie: Potentiometrie
Inleiding
Zoals de naam reeds zegt, wordt in de potentiometrie een potentiaal (=spanning) gemeten. Het is namelijk gebleken dat door bepaalde chemische reacties een verandering in de elektrische spanning in een oplossing kan optreden. We noemen dit een potentiaalverandering of ook wel E-verandering, omdat potentiaal met de letter E wordt aangegeven.
Om deze verandering te kunnen meten moet de oplossing in een gesloten stroomcircuit geplaatst worden. Op dit circuit moet een spanning meter worden aangesloten. Hiervoor worden in de oplossing twee losse elektroden of een zgn. gecombineerde- elektrode aangebracht. Tussen deze elektroden zorgt de oplossing voor het geleiden van de stroom. Aan de elektroden verandert er o.i.v. een chemische reactie iets met de stroom/spanning. Daar het meten van de E-verandering aan beide elektroden problemen geeft, wordt de potentiaal van één elektrode constant gehouden. Deze elektrode wordt de referentie-elektrode genoemd.
De elektrode, waaraan de E-verandering gemeten wordt, noemt men de indicatie-elektrode. De verandering in de potentiaal wordt veroorzaakt door een chemische reactie, die kan verlopen door het toevoegen van een bepaald reagens. Als een reactie bijna "volledig" is, vind er plotseling een sterke potentiaal- verandering plaats. Deze sprong wordt de potentiaalsprong genoemd. Hiervan wordt dankbaar gebruik gemaakt om het gehalte van een stof via potentiaalmeting te vinden.
Daar potentiaalveranderingen vaak niet groter zijn dan enige tientallen of honderden mV, wordt altijd een mV-meter gebruikt. Omdat de potentiaal- verandering wordt afgelezen op de mV-meter, zijn er dus geen indicatoren nodig. Een foute bepaling door een niet juiste indicatoromslag is dus niet meer mogelijk! Ook kunnen we zonder problemen in gekleurde oplossingen meten.
Om enige orde in de veelheid van potentiometrische bepalingen te brengen, zijn deze in groepen ingedeeld. De groepsindeling is afhankelijk van de gebruikte indicatorelektrode.
| |
Indicator |
Referentie-elektrode |
| Redox-tritraties |
Platina |
Ag/AgCl |
| Neerslag-titraties |
Zilver |
gecombineerde Ag-elektrode |
| EDTA-titratie |
Koper |
Ag/AgCl |
| Zuur Base |
pH-elektrode |
Ag/AgCl |
Van deze 4 electrodenkoppels hebben wij alleen de Cu-electrode niet als een gecombineerde uitvoering.
We gaan deze methoden afzonderlijk bespreken en bovendien worden van elke methode enige bepalingen uitgevoerd.
Potentiometrische zuur/base en redox-titraties
Bij een potentiometrische redoxtitratie meten we de spanning verandering bij een reductie-oxidatiereactie (=redoxreactie). Er vindt dus tegelijkertijd een oxidatie en een reductie plaats in het reactievat.
Bij een oxidatie worden elektronen afgestaan en bij een reductie elektronen opgenomen. Het gaat hier dus om het meten van een spanningsverandering als gevolg van veranderingen in elektronenoverdracht. Deze wordt op haar beurt weer veroorzaakt door concentratieveranderingen in het te analyseren monster.
Bij deze bepaling is een gecombineerde zuur-base electrode nodig om de pH te meten; daar we bij deze bepaling alleen een pH verschil hoeven te meten is het niet nodig de pH-meter te ijken.
Voor de redox titratie gecombineerde Pt-electrode nodig om een E te meten; daar we bij deze bepaling niet een pH hoeven te meten is ook hier niet nodig de pH-meter te ijken, we gebruiken de meter als mV-meter.
De elektroden worden aangesloten op een mV-meter die op stand pH of mV wordt gezet. Door nu bij iedere toevoeging de meteruitslag te noteren kan een grafiek getekend worden, waarin we de afgelezen pH of spanning in mV uitzetten tegen het aantal toegevoegde ml's titrant uitzetten.
Een mV/pH-meter kennen we afhankelijk van merk en fabricaat in verschillende uitvoeringen, het principe is evenwel steeds hetzelfde. Tijdens dit practicum wordt de pH/mV-meter van het merk "Metrohm" met codenummer E744 gebruikt voor de potentiometrie.
Zoals reeds gezegd, kunnen we niet voor iedere titratie dezelfde elektrode gebruiken; Kijk goed in het voorschrift welke electrode je moet gebruiken. In geval van twijfel: we hebben liever dat je 4 keer te vaak vraagt naar een electrode dan dat je de verkeerde gebruikt.
Je krijgt altijd tekst en uitleg over het gebruik en de opslag van de gebruikte electrode.
Het toevoegen van titrant bij de potentiometrie
Voor het toevoegen van titrant gebruiken we een zgn. motorburet (Dosimat type E715 en type E655) met een opzetstuk. Hoe de motorburet werkt wordt op het practicum gedemonstreerd. Hieronder zie je een afbeelding van de dosimat E715.
- Het opzetstuk (iets anders van vorm over het algemeen !!)
- Het display, dat met het opzetstuk erop DOS 0,000 aangeeft.
- De toetsen Fill; Clear en Go. Wat ze betekenen hoor je op het practicum.
- De doseersnelheidsknop.
Bepaling van het equivalentiepunt
Nu we de meter met zijn elektroden kennen, moeten we eerst nog even terugkomen op de bepaling van het e.p.
De manier waarop we dit doen geldt voor alle drie titratietypen. We gaan als volgt te werk.
Bij een potentiometrische titratie meten we na iedere toevoeging van de titrant de potentiaal. Je voegt zoveel titrant toe, dat de spanning telkens met even grote stappen stijgt of daalt. Vaak is dit 10, 20 of 50 mV. Denk er wel aan, dat je ver genoeg door titreert. Zie hiervoor het voorschrift!!!!!!
Om het verloop van de titratie goed te kunnen zien, zetten we de gemeten waarden uit in een grafiek.
Het equivalentiepunt kunnen we bepalen via het computerprogramma "Curtipot"
Theorie: Soxhlet
Een soxhlet-apparaat is een laboratoriuminstrument. Het apparaat wordt in het laboratorium gebruikt om een oplosbaar bestanddeel uit droge stof te extraheren met een oplosmiddel, bijvoorbeeld cafeïne uit gemalen koffie.
Soxhlet is een continu extractieproces.
Bij een extractie wordt een vaste stof in een oplosmiddel gebracht en een van de componenten van de vaste stof lost op in het oplosmiddel. Door filtratie wordt je oplosmiddel (samen met de opgeloste stof) gescheiden van de vaste stof. De opgeloste stof kan dan van het oplosmiddel gescheiden worden door vloeistof te verdampen.
Een oplosmiddel moet voldoen aan verschillende eisen:
- de te extraheren stof moet goed oplosbaar zijn, terwijl de andere stoffen niet of zeer slect oplosbaar moeten zijn
- de te extaheren stof moet snel oplossen
- het oplosmiddel meot snel over gedestilleerd of verdampt kunnen worden.
Werking van een soxhlet
Theorie: Rotatie filmverdamper
Met een rotatie filmverdamper kun je snel en goed je monster indampen. Omdat je onder vacuüm af destilleert kookt je vloeistof bij een lagere temperatuur, wat vaak afbraak van je stof voorkomt.
Het woord "film" in de rotatiefilmverdamping komt door het volgende principe: door draaiing wordt de binnenkant van de kolf steeds weer bevochtigd met een dun laagje vloeistof.
Een rotavapor bevordert de verdamping van het oplosmiddel door:
- toevoeging van warmte via een warmtebad
- oppervlaktevergroting door het generen van dunne vloeistoffen (film)
- kookpuntverlaging door vermindere druk (vacuümpomp)
Werking
- Je opgeloste monster komt in de “rotary flask”.
- Vacuüm is aangesloten.
- Je zet een pan met warm water onder de rotary flask, zet de motor aan en laat de rotary flask in het warme water zakken.
- Je draait vacuüm aan en draait langzaam de feeding pipe dicht.
- Zorg ervoor dat de oplossing niet sterk gaat koken. Als de feeding pipe helemaal gesloten is laat de ROTAVAP draaien tot je denkt dat alle oplosmiddel verdampt is.
- Draai de feeding pipe open (beluchten), til de rotary flask uit het warme water. Zet de motor uit en verwijder de rotary flask.
- Meestal gaat het om het residue en wil je ook weten hoeveel dat is. Daarvoor moet je zowel de rotary flask leeg wegen en na afdampen de rotary flask weer wegen.
Theorie: Kjeldahl
De Kjeldahl methode is DE methode om eiwit (stikstof) of fosfor te bepalen in organische stoffen.
Deze methode bestaat uit 3 stappen:
- Destructie
- Destillatie
- Titratie
Destructie
Om de stikstof vrij te maken uit de organische stof is het nodig om deze organische stof volledig te slopen.
De naam destructie geeft dat eigenlijk al wel aan. (destruction in het Engels)
De destructie gebeurt door zwavelzuur en waterstofperoxide toe te voegen aan het monster.
Je kunt hier ook een speciaal destructietablet voor gebruiken.
Vervolgens wordt het monster in een destructiebank gezet:
De destructiebuis met monster en chemicalien wordt in deze destructiebank gezet. In deze destructiebank wordt de temperatuur opgevoerd zodat de reactie beter verloopt. De stikstof (of fosfor) zal nu vrij worden gemaakt uit het organische monster. Het stikstof zal als NH4+ in de oplossing komen.
Tijdens deze destructie ontstaan er zeer corrosieve en giftige dampen. Deze kunnen niet zo maar door de zuurkast worden afgevoerd. De leidingen van het afzuigsysteem van de zuurkast zullen dit niet kunnen verdragen.
De dampen van de destructiebank worden afgevangen en via een slang naar de "scrubber" getransporteerd.
In deze scrubber worden de corrosieve, giftige dampen "schoongemaakt".
In de scrubber zit een grote hoeveelheid loog die de zure corrosieve dampen neutraliseerd.
Ook zit er een indicator in het reactievat van de scrubber. Zo kun je zien wanneer de oplossing verzadigd is.
Destillatie
Na de destructie van je monster volgt stap 2: De destillatie. Ook daarvoor wordt een specifiek apparaat gebruikt:
Deze destillator zorgt ervoor dat het NH4+ dat is gevormd tijdens de destructie wordt omgezet in NH3.
De destillator zorgt ervoor dat de NH3 wordt overgedestilleerd in een erlenmeyer waar men van te voren een oplossing van boorzuur heeft gedaan.
De overige stof wordt automatisch uit de destructiebuis gezogen en overgebracht in een afvalvat.
Na de destillatie heb je dus NH3 in een erlenmeyer zitten. Nu is het tijd voor stap 3: de titratie.
Titratie
De titratie gebeurt met HCl. Met een speciale indicator ( mengsel van methyleenrood en methyleenblauw in ethanol) kun je het omslagpunt goed bepalen.
De reactievergelijkingen
Tijdens de destructie:
•CxHyNz → x CO2 + ½H2O + zNH4+ (CxHyNz kan vlees zijn.. of haar.. elk organisch product)
Tijdens de automatische destillatie:
•NH4+ + OH- → NH3 + H2O
Na het destilleren in de erlenmeyer:
•H3BO3 + NH3 → NH4+ + H2BO3-
Tijdens de terug titratie:
•H2BO3- + H3O+ → H3BO3 + H2O
Experiment 1: Nitraatgehalte met behulp van een kalibratielijn
Inleiding
Nitraat absorbeert licht uit het UV-gebied. Tussen extinctie en concentratie is een lineair verband volgens de wet van Lambert-Beer. Het nitraatmonster bevat ongeveer 75 gram kaliumnitraat per liter.
Benodigdheden
- Kaliumnitraat
- Monster kaliumnitraat
- Demiwater
Werkwijze
Monster
Pipetteer van de monsteroplossing (in duplo) 10 ml in een maatkolf van 100 ml en vul aan met demiwater.
IJkreeks
Maak samen met een klasgenoot ieder een stockoplossing die 18g/L kaliumnitraat bevat. Gebruik hiervoor een maatkolf van 250mL.
Pipetteer uit de stock oplossing van je partner 20 en 40 ml en uit je eigen stock oplossing 10, 30 en 50 ml in maatkolven van 100mL
- Je moet je rekenvel aanpassen, als je niet weet hoe.. vragen.
Neem van één van de oplossingen van de ijkreeks een absorptie spectrum op van 275-335 nm.
Meet bij de golflengte waarbij maximale absorptie optreedt de extinctie van de ijkreeks en het monster in een UV doorlatend cuvet t.o.v. de blanco.
Uitwerking
Maak een grafiek in Excel van de extinctie als functie van het aantal mg nitraat/100 ml en teken hierin de ijklijn, R2 en de vergelijking van de lijn.
Bepaal uit de monsterextinctie het aantal mg nitraat/l in het monster.
Het Exel rekenvel met daarin verwerkt de conclusie en de discussie is het meetrapport
Referentiewaarde
Het monster zou ongeveer 75/L moeten bevatten.
Experiment 2: Bepalen van het ijzergehalte in een monster met spectro
Inleiding
“Ijzer” wordt vaak voorgeschreven aan mensen met bloedarmoede. Bloedarmoede is een gebrek aan hemoglobine in het bloed. Het ijzer is namelijk nodig voor de vorming van hemoglobine. Hemoglobine is nodig om voldoende zuurstof te binden en door het lichaam te transporteren. Dit ijzer wordt toegediend in de vorm van tabletten; deze tabletten zijn alleen te verkrijgen op doktersvoorschrift. Hierdoor moeten we zelf een vast monster maken waar Fe2+ (het werkzame bestand) in zit.
Het ijzergehalte kan spectrofotometrisch bepaald worden door het ijzer uit het tablet te isoleren en vervolgens aan de ijzer(II) oplossing bipyridyl toe te voegen. Dit vormt met ijzer(II) een roodgekleurd complex. Dit roodgekleurde complex absorbeert licht uit het zichtbare gebied. Het monster bevat ongeveer 42 mg Fe2+/ gram monster.
- IJzermonster
- Bipyridyl oplossing 5 g/l
- Hydroxylammoniumchloride oplossing 10 g/l
- 1 M natronloog
- Buffer pH = 5
- Zwavelzuur 2 M
Benodigdheden
Werkwijze
Maken van de kalibratiestandaarden:
Maak 250 ml stock oplossing van Ammonium IJzer(II) Sulfaat (Mohrs zout) die 140 mg Fe(II)/l bevat.
Maak deze oplossing door voldoende Mohrs zout nauwkeurig af te wegen, op te lossen in 30 ml 2M zwavelzuur en dan over te brengen in de reeds klaargezette maatkolf van 250 ml.
Verdun deze stockoplossing (140 mg Fe(II)/l) 10 keer.
Maak uit deze verdunde oplossing een ijkreeks door 0, 10, 20, 30, 40 en 50 ml te pipetteren in maatkolven van 100 ml. Verdun met demiwater tot ca. 50 ml.
Monster:
Weeg (in duplo) ca 1,0000 gram monster nauwkeurig af, breng over in een bekerglas waar 10 ml 2M zwavelzuur in zit.
Breng het opgeloste monster over in een maatkolf van 100 ml en vul aan met demiwater.
Pipetteer 10 ml uit deze maatkolf in een maatkolf van 100 ml en verdun tot ca. 50 ml.
Voorbereiden en uitvoeren van de meting:
Voeg achtereenvolgens (in de aangegeven volgorde) aan de ijkreeks en de monsters toe:
(Na elke toevoeging voorzichtig zwenken!)
- 2 ml bipyridyl oplossing (5 g/l)
- 10 ml hydroxylammoniumchloride oplossing (10 g/l)
- enkele druppels 1 M NaOH tot niet verdere roodkleuring.
- 20 ml buffer oplossing (pH = 5)
Vul aan met demiwater en neem van een van de oplossingen van de ijkreeks een absorptiespectrum op van 500 - 550 nm. Meet bij de golflengte waarbij maximale absorptie optreedt de extinctie van de ijkreeks en het monster in een cuvet t.o.v. de blanco.
Voor de voorbereiding
Bereken zelf de hoeveelheid Mohrs zout die je moet inwegen.
Uitwerking
Maak een grafiek in Excel van de extinctie als functie van het aantal mg ijzer/100 ml en teken de kalibratielijn. Bereken hieruit het ijzergehalte in mg Fe2+/gram monster.
Vergelijk deze waarde met de referentiewaarde van ca 42 mg Fe2+/gram monster en trek een goede conclusie.
Het Exel rekenvel met daarin verwerkt de conclusie en de discussie is het meetrapport.
Experiment 3: Potentiometrische titerstelling van zoutzuur
Inleiding
Het verloop van een zuur-base titratie kan potentiometrisch worden gevolgd door met een pH / mV-meter het spanningsverloop te meten tussen een glaselektrode (indicatie-elektrode) en een Ag/AgCl-elektrode (referentie-elektrode). Beide zijn samengevoegd in een gecombineerde pH-elektrode. De meter wordt afgelezen in pH-eenheden.
Benodigdheden
- pH-meter met gecombineerde pH-elektrode (Ag/AgCl)
- Motorburet (20 ml)
- Magneetroerder
- Te stellen zoutzuur (0,1 mol/l)
- Soda(PA)
Werkwijze
- Weeg m.b.v. een weegschuitje 1000 mg soda (PA) nauwkeurig af.
- Breng over in een maatkolf van 100 ml, vul aan en homogeniseer
- Pipetteer 20 ml uit de maatkolf van 100 ml in een bekerglas van 150 ml waarin zich reeds een roervlo bevindt.
- Plaats de elektrode(n) in de vloeistof en zorg dat (de)ze voldoende diep in de oplossing staan (eventueel water toevoegen)
- Titreer m.b.v. de dosimat 0,1 M HCl en voeg telkens zoveel toe, dat de gemeten spanning met 0,5 pH daalt/stijgt.
- Vul de gegevens in op het invulblad bij deze proef.
- Bepaal het 2de e.p. met "Curtipot" --> VHCl
- Herhaal punt 1 t/m 7 nog minstens twee keer tot een goed triplo is verkregen. VRAAG DE DOCENT !!!
Berekeningen
Inweeg soda (mg) * 2
tHCl = ----------------------------- (M)
VHCl (ml) * 286,0 * 5
Uitwerking
Gebruik het format meetrapport. Grafieken van Curtipot kun je mooi uitknippen uit een screenshot.
Referentiewaarden
Je weet wat de concentratie van het zoutzuur ongeveer zou moeten zijn. Staat op de tank.
Experiment 4: Titerstelling van thiosulfaat op kaliumjodaat
Inleiding
Bij een redox titratie wordt met een oxidator of een reductor getitreerd en de spanning gemeten tussen een Pt-electrode en een referentie-electrode. Wij gebruiken hiervoor een Ag/AgCl-electrode.
Principe:
IO3- -ionen worden in een zuurmilieu gereduceerd met overmaat I-. Het vrijgekomen jodium wordt getitreerd met gestelde natriumthiosulfaatoplossing.
Titratievergelijkingen:
Benodigdheden
Bekerglas 250 ml hoog model
roermotor
Motorburet
pH/mV meter
gecombineerde Pt electrode
natrium thiosulfaat 0,1 mol/l
kaliumjodide
kaliumjodaat PA
zwavelzuur 2 mol/l
Werkwijze
1) Weeg in triplo ca 180 mg kaliumjodaat nauwkeurig af.
2) Spoel nauwkeurig over in een bekerglas van 100 ml en los op.
3) Breng over in een maatkolf van 100 ml, vul aan en homogeniseer.
4) Pipetteer 25 ml in een hoog bekerglas van 250 ml
5) Voeg vlak voor de titratie 10 ml zwavelzuur 2M toe
6) Voeg daarna 2,00 gram KI toe.
7) Plaats de elektrode(n) in de vloeistof en zorg dat (de)ze voldoende diep in de oplossing
staan (eventueel water toevoegen)
8) Titreer m.b.v. de dosimat 0,1 M thio en voeg telkens zoveel toe, dat de gemeten
spanning met 10 mV daalt/stijgt. Titreer tot maximaal 20 ml.
9) Vul de gegevens in op het invulblad bij deze proef.
10) Bepaal het e.p. met "Curtipot" --> Vthio
11) Herhaal de titratie nog minstens twee keer tot een goed triplo is verkregen. VRAAG DE DOCENT !!!
TIP: ALS JE TE VROEG ZWAVELZUUR EN KI TOEVOEGT KRIJG JE SLECHTE RESULTATEN DOOR HET VERDAMPEN VAN DE GEVORMDE I2
Berekeningen
Uitwerking
Gebruik het format meetrapport. Je kunt je grafiek van curtipot uit een screenshot knippen.
Referentiewaarden
Je weet wat de concentratie van je thio ongeveer zou moeten zijn. Dit staat op het label van het opzetstuk voor je motorburet.
Experiment 5: Extractie van cafeïne uit koffiebonen
Inleiding
Om een vaste stof te isoleren uit een mengsel wordt vaak extractie toegepast. Extractie is het onttrekken van één of meerdere componenten aan een mengsel m.b.v. een geschikt oplosmiddel. Een oplosmiddel moet aan de volgende eisen voldoen:
- De te extraheren stof moet goed oplosbaar zijn, terwijl de andere stoffen niet of zeer slecht oplosbaar moeten zijn.
- De te extraheren stof moet snel oplossen.
- Het oplosmiddel moet snel over gedestilleerd of verdampt kunnen worden.
Goede oplosmiddelen voor cafeïne (is een polaire stof) zijn: ethanol en methanol. Water is geen goede keus, omdat dan ook kleurstoffen mee extraheren. De extractie wordt uitgevoerd in een continu extractieapparaat volgens Soxhlet met methanol. Als de vloeistof 6 keer geheveld is, is alle cafeïne uit het monster geëxtraheerd en in de kookkolf aanwezig. De methanol wordt afgedampt op een rotatiefilmverdamper. Daarna wordt de kolf met cafeïne gewogen en kan het percentage cafeïne berekend worden.
Voor meer theorie over de soxhlet extractie zie het theoriegedeelte voorin het practicumdictaat!
Benodigdheden
- Extractiehuls
- Rondbodemkolf 250 ml
- HPLC-methanol
- Koffiebonen met ca 1,65 m/m% cafeïne
Werkwijze
Doe (op de bovenweger !!!!) ca 15 gram koffiebonen een droog bekerglas van 150 ml. Maal deze in een mortier zo fijn mogelijk.
Weeg in een papieren extractiehuls op de bovenweger ca. 10 gram fijngemalen koffiebonen af (0,01 g nauwkeurig). Noteer de massa van zowel de lege huls en de huls met inhoud in je labjournaal. Doe indien nodig bovenop een propje witte watten, zodat het monster niet uit de huls kan drijven.
Breng in een rondbodemkolf van 250 ml enkele kooksteentjes en weeg de kolf (0,01 g nauwkeurig).
Breng de huls in de glazen mantel.
Sluit nu het apparaat aan: kolf, mantel + huls, terugvloeikoeler en de verwarming.
Vul via de koeler de soxletbuis met HPLC methanol tot deze hevelt, voeg nog ca 5 ml HPLC methanol toe.
Zet de koeling aan en ga daarna pas verwarmen.
Na de vereiste extractietijd wordt de methanol afgedampt in een rotatie-film-verdamper.
Vragen voor de voorbereiding
- Waarom gebruik je kooksteentjes?
- Wat is het voordeel van een soxhlet extractie ten opzichte van een gewone extractie?
- Wat is het voordeel van een rotavapor ten opzichte van een gewone destillatie opstelling?
Uitwerking
Gebruik het format meetrapport.
Referentiewaarden
Op internet kun je vrij makkelijk vinden wat het percentage cafeïne in koffie zou moeten zijn.
Experiment 5 2e deel bepaling cafeïne
Inleiding
Doel:
Het bepalen van het gehalte cafeine m.b.v. een ijklijn.
Apparatuur:
HPLC-systeem met:
- Kolom: Chromspher C18 of ODS-2 kolom
- Detector: UV 254 nm of 272 nm
- Eluens: methanol/water in de verhouding 4:35:61.
Instellingen:
Flow : 0,6 – 1,0 ml/min
Injectievolume : 20 ml
Standaardoplossing : 200 mg cafeïne per 100 ml methanol.
Monster : koffie, thee, cola, extract van koffiebonen
Standaardoplossing:
De standaardoplossing die op zaal aanwezig is bevat 2000 mg cafeïne per liter methanol. Verdun deze zelf tot standaarden met een concentratie van 0 tot 40 ppm cafeïne in methanol.
Werkwijze
Verdun de cafeïne standaardoplossing tot standaarden met concentraties in het gebied van je monster
Verdun het monster, indien nodig, met eluens zodat de concentratie van je monster, midden in het concentratiegebied de kalibratielijn valt.
LET OP: gebruik voor het maken van de standaarden en monsterverdunningen maatkolven die niet groter zijn dan 50 ml.
Vergeet niet om de standaarden en monsters te filtreren en te ontgassen met behulp van een ultrasoon bad of helium
Start het systeem op volgens de handleiding die bij het apparaat aanwezig is en stel de detector in op 254 nm of 272 nm. Injecteer de standaarden en monsters in triplo.
Opdracht voor het meetrapport
Maak een ijklijn en bereken het gehalte aan cafeine in de monsters.
Gebruik het format meetrapport.
Experiment 6: Bepaling van het ethanolgehalte in bier m.b.v interne standaard
Inleiding
In dit experiment ga je het ethanol gehalte in bier bepalen m.b.v. de interne standaardmethode.
Apparatuur + Instellingen
Apparatuur:
Gaschromatograaf met:
Kolom: De in de GC aanwezige kolom voldoet prima voor deze bepaling
Detector: Vlam Ionisatie Detector.
Draaggas: Stikstof.
Instellingen:
Draaggassnelheid (=kolomflow) : stelt de docent voor je in
Kolomoventemperatuur : 60 °C - 100°C
Detectie-/injectietemperatuur : 250 °C
Referentieoplossing : Gebruik 1-butanol als interne standaard (IS). (Zelf maken)
Monster : Bier (ander alcohol bevattende drank mag ook)
Injectievolume : 0,1 μl (opgeslagen in de methode)
Werkwijze
Standaarden:
- Pipetteer respectievelijk 0,500, 1,00 en 2,00 mL ethanol in maatkolven van 100 ml.
- Voeg hieraan 1,00 mL 1-butanol toe
- Vul aan tot ongeveer 100 ml. Dit hoeft niet precies maar een maatkolf is handig met homogeniseren.
Monster:
- Pipetteer zoveel monster dat je pure ethanol tussen de 0,500 en 2,00 ml ligt.
- Voeg hieraan 1,00 ml 1-butanol aan toe.
- Vul aan tot 100 ml. (Ook dit hoeft weer niet precies)
Meten:
- Injecteer de oplossingen op de GC.
- Noteer de oppervlaktes van je pieken.
- Bewaar de chromatogrammen voor je verslag.
Uitwerking
Bereken het ehtanolgehalte in het bier monster aan de hand van de verkregen chromatogrammen.
Gebruik voor je uitwerking het format meetrapport.
Experiment 7: Stikstof (eiwit) bepaling met Kjeldahl
Inleiding
A simple and fast procedure for the analysis of total nitrogen in meat is explained. The destruction Unit K-435 in combination with the Auto Kjeldahl Unit B-323 are used to carry out the analysis.
Kjeldahl Principle
The Kjeldahl method is the mostly used official method to determine nitrogen and protein content of food and food products. It can be summarized with the following steps:
- sample homogenization
- destruction of the sample in sulfuric acid with hydrogen peroxide to convert the nitrogen from the protein to ammonium sulfate
- conversion of the ammonium salt to ammonia
- distillation of the ammonia into a boric acid solution
- direct titration of the ammonium hydroxyborate with hydrochloric acid
Benodigdheden
- Sulfuric acid, 69% (home made !!)
- Hydrochloric acid 0.10 mol/L
- Boric acid 4%, 200 g boric acid diluted to 5 l with deionized water. Adjust the pH to 4.65 with 10% NaOH.
- Hydrogen peroxide solution, 30%, Riedel-de Haën (31642) PEDROGEN
- And your meat sample...
Werkwijze
Destruction
A common procedure for the complete destruction of organic material according to Kjeldahl, is to oxidize the sample with concentrated sulfuric acid at high temperature.
Do not use concentrated sulfuric acid, (98%) in the destruction mixture. In this case the hydrogen peroxide solution is violently decomposed. Best results are obtained using sulfuric acid, (69%) in the destruction mixture.
- Cut the sample in to small cubes (maximum dimension: 2 x 2 x 2 cm).
- Using an analytical balance,weigh (in duplo) 0.5 g of the sample on a nitrogen free paper. (filtreerpapiertje)
- Scramble the paper with the sample and put it at the bottom of the destruction tube.
- Also put a scrambled paper in a destruction tube. This is your blanco.
- Add 25ml (69%) sulfuric acid and 8 ml (35%) hydroxen peroxide tot the destruction tubes.
- Now you can start the destruction: preheat the system for 15 min at heating position 10.
- Put the destruction tubes in the system and set the system to heating position 9.
- Wait 15 min.
- After 15 min add another 8 ml (35%) hydrogen peroxide to the destruction tubes.
- Wait another 15 min.
- Cool the destruction tubes down to room temperature before you proceed to the destillation.
Step Heating position Time
Preheating 10 15 min
1 9 15 min
2 Additional portion ( 8 ml) of hydrogen peroxide is added
3 9 10 min
Cooling - 30 min
If the samples are not analyzed on the same day, dilute them with 50 ml of water in order to prevent crystallization. Add water only to cooled samples, otherwise the reaction with the concentrated acid is violent and the sample may be lost. Gently swirl the tube to mix the digested sample with the water.
Destillation
The Kjeldahl Unit B-323 was set according to the parameters listed below:
|
Distillation-parameters
|
|
|
Water
|
50 ml
|
|
|
|
NaOH
|
90 ml (stellen
|
|
|
|
Reaction time
|
5 s
|
|
|
|
Distillation time
|
240 s
|
|
|
|
|
|
|
|
If the samples have already been diluted with 50 ml water, add only 20 ml water for the distillation and adjust volume NaOH to 65 ml.
- Put your destruction tube in the destillation unit.
- Take a erlenmeyer flask and add 30ml of boric acid (4%).
- Place the erlenmeyer flask in the destillation unit
- Now start the destillation with the programmed parameters as seen in the schedule above.
Titration
- After the destillation remove the destruction tube (carefully because the tube will be hot!!)
- Remove the erlenmeyer flask.
- Add 3 drops of tashiro indicator.
- Titrate the mixture with HCl (0,1M) till eq-point.
Uitwerking
The results are calculated as percentage of nitrogen. In order to calculate the protein content of the sample, the nitrogen content is multiplied with a sample specific protein factor (6.25 for meat). The following equations are used to calculate the result (% nitrogen and % protein).
To calculate the percentage of Nitrogen:
To calculate the percentage of protein:
%(P) = %(N) * PF
%(N) = percentage of weight of nitrogen
Vsample = amount of titrant for the sample (ml)
Vblank) = amount of titrant for the blank (ml)
c = concentration of titrant (mol/L)
M(N) = molecular weight of nitrogen (g/mol)
msample = sample weight (g)
1000 = conversion factor to mg
PF = protein factor. Here: 6.25
%(P) = percentage of weight of protein
Referentiewaarden (per 100g)
Kipfilet: 20g (tot 30g)
Rundergehakt: 20g
Ossenhaas: 22g
Lamsbiefstuk: 19g
Ei: 12g
VERDIEPING: Bepaling van Verdox in shampoo
Inleiding
Aan een shampoo worden geurstoffen toegevoegd. Een van zo'n geurstof is Verdox. Verdox heeft een geur van groene appels. Het massapercentage van Verdox is ongeveer 0,2% in shampoo. Het massapercentage aan geurstof is te bepalen met behulp van gaschromatografie.
Verdox is eigenlijk een merknaam voor de chemische stof: OTBCHA (o-tert-butyl cyclohexyl acetaat)
Zie je in de structuurformule de kenmerkende binding voor een bepaalde stof die jullie in deze periode veel hebben moeten maken?
Reagentia/Apparatuur
Reagentia:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Plastic entrifugebuizen 50ml met dop
|
|
|
|
|
Instellingen GC (Shimadzu 2014)
Injector: 250 °C
Detector: 270 °C
Kolom: HP- 5MS 30m x 0,250mm
Temperatuurprogramma: 150 °C t/m 200 °C 5 °C/min runtijd 8 minuten.
Splitratio 1:20
Werkwijze
- De standaardreeks voor de ijklijn wordt volgens tabel 1 pipetteerschema gemaakt.
- De gepipetteerde verdox en vertenex moet gepipetteerd worden met een instelbare pipet.
- Gebruik centrifugebuizen van 50 ml voor het oplossen van de standaarden.
- Weeg als controlemonster 1 gram Neutral shampoo af en voeg een voor jouw bekende hoeveelheid verdox toe. Uiteraard dat dit binnen de ijklijn valt. Behandel dit controlemonster verder net als het gewone monster.
Pipetteerschema ijkreeks
|
Hoeveelheid standaard verdox
[mg]
|
Verdox
[µL]
|
Vertenex
[µL]
|
Pentaan
[mL]
|
| 18,6 |
20 |
50 |
12 |
| 37,2 |
40 |
50 |
12 |
| 74,4 |
80 |
50 |
12 |
Monstervoorbewerking
- Weeg 1 gram shampoo af in een centrifugeerbuisje.
- Voeg vervolgen 50 µl vertenex toe.
- Vortex het monster tot deze homogeen is.
- Voeg in het centrifugeerbuisje 12 ml pentaan.
- Vortex het monster tot deze homogeen is.
- Centrifugeer het monster 5000 rpm 5 minuten.
- Doe een deel van de pentaanlaag in een vial.
- Injecteer op de GC
Uitwerking
Tijdens de lessen verdieping is er tijd om het practicum uit te werken.
Afval
VERDIEPING: Bepaling van zink met de AAS
Inleiding
Het vlamspectrum van zink bevat een groot aantal spectraallijnen. Door bij de sterkste spectraallijn een ijklijn op te nemen kan een kwantitatieve bepaling van zink worden gedaan. Met behulp van standaard-additie wordt het % Zn op de spijker bepaald.
Reagentia
- Zinksulfaat-heptahydraat (p.a.)
- Zinkmonster (verzinkte spijker, ca 4% Zn)
- 4M HNO3
Werkwijze
Let op: Al het water dat gebruikt wordt is miliQ water!
Standaard-oplossing:
- Weeg zoveel zinksulfaat af dat bij oplossen en verdunnen tot 100,00 ml een oplossing wordt verkregen van ca. 250 ppm Zn2+ (1 ppm = 1,00 mg/l).
- Los het afgewogen zinksulfaat op in 30,00 ml water en breng in een maatkolf tot 100,00 ml.
- Vul aan en homogeniseer. Maak vervolgens uit deze oplossing een Zn2+ oplossing van ca. 25 ppm.
Monsters:
- Weeg de spijkers (in duplo) nauwkeurig af.
- Doe ze in een bekerglas van 150,00 ml en voeg (in de zuurkast!) 10,00 ml gec. HCl toe.
- Laat het HCl ca. 4 minuten inwerken en verwijder dan de spijkers m.b.v. een pincet uit de bekerglazen. Spoel de spijker met miliQ water af boven de bekerglazen.
- Breng de monsteroplossing (in de zuurkast!) over in een maatkolf van 100,00 ml en vul aan.
- Verdun de monster-oplossing vervolgens 100 keer.
Bepaling volgens de standaardadditiemethode:
- Pipetteer in zes maatkolven van 25,00 ml telkens 5,00 ml 100 x verdund zink-monster.
- Voeg aan de eerste maatkolf geen en aan de volgende vijf maatkolven achtereenvolgens 1,00; 2,00; 3,00; 4,00 en 5,00 ml van de 25 ppm standaard-Zn-oplossingen toe, zodat een geschikte oplopende reeks wordt verkregen.
- Vul de maatkolven aan met miliQwater.
Zinkbepaling in een monster:
Metingen:
- Zet de pc bij de AAS aan.
- Dubbeklik op het programma en zoek de methode voor Zn op.
- Klik hiervoor op het gele mapje en zoek Zink standaardadditie op.
- Roep de docent erbij voor het instellen van de rest van de gegevens.
- Meet de reeks door op de groene knop te klikken en voer achtereenvolgens alle metingen uit die gevraagd worden.
- De standard-blanco is water. Het monster is de kolf waar geen Zn-standaard aan toegevoegd is.
- Laat na alle metingen 5,00 ml 4M HNO3 verstuiven.
- Voer de metingen één keer uit, het apparaat meet al in duplo.
Uitwerking
Verwerk de resultaten van het practicum op de wijze zoals afgesproken tijden de lessen verdieping.
Afval
Denk er maar eens over na.
Practicum planning in Excel
