Bronvermelding
Instituut voor Didactiek en Onderwijsontwikkeling Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen is de beheerder van de rechten van dit arrangement.
Nijenborgh 9, 9747 AG Groningen
tel. 0503634365 / fax 0503634500
Inleiding
In margarine zijn vetten (esters van glycerol en verzadigde vetzuren en oliën (esters van glycerol en onverzadigde vetzuren) verwerkt. Als er meer oliën in zijn verwerkt, wordt het product zachter en smeerbaarder.
Het joodgetal ( of joodadditiegetal) is het aantal gram jood dat aan 100 gram van een olie of vet gebonden kan worden. Het jood addeert aan de dubbele bindingen van de onverzadigde vetzuren in het vet of de olie. Daarmee is het joodgetal een maat voor het aantal dubbele bindingen in de olie of het vet. In de margarinebereiding is dit een belangrijk gegeven. Hoe meer dubbele bindingen in de gebruikte olie of vet, hoe lager het smeltpunt van de ermee gemaakte margarine. Voor constante eigenschappen van de geleverde margarine is het noodzakelijk dit gegeven bij elke nieuwe partij olie of vet (natuurproduct, dus geen constante samenstelling) vast te stellen en eventueel te corrigeren.
Additie van jood aan een onverzadigde verbinding:
Aangezien naast additie ook substitutie kan optreden, is het joodgetal niet een absolute maat voor het aantal dubbele bindingen; het joodgetal geeft echter wel een redelijke indruk van het onverzadigde karakter van een vet. Omdat de additie van jood erg langzaam verloopt, is het joodgetal niet direct te bepalen door de reactie van een vet met jood. In de literatuur worden dan ook methoden beschreven waarbij het joodgetal bepaald wordt door reactie van een hoeveelheid vet met:
A: Broom (methode Allen)
B: Jood en kwik(ll)chloride (methode Hübl-Waller)
C: Joodmonochloride (methode Wijs)
D: Joodmonobromide (methode Hanus)
E: Kaliumbromaat (methode Winkler)
F: Natriumhypochloriet (methode Mukherjee)
De eerste methode ter bepaling van het joodgetal werd in 1881 gepubliceerd door A. Allen1.
Drie jaar later in 1884 noemde A. F. Hübl2 zijn methode waarbij een alcoholische oplossing van jood en kwik(II)chloride werd gebruikt. Hierin zou joodmonochloride het actieve reagens zijn. Het vet werd opgelost in chloroform. Nadelen waren de geringe houdbaarheid van het reagens en de lange inwerktijd (24 uur).
Vanaf 1898 gaf men daarom de voorkeur aan de methode Wijs3, die als reagens joodmonochloride en als oplosmiddel ijsazijn i.p.v. alcohol gebruikte. Het vet werd in tetra opgelost. Het reagens was stabieler en de inwerktijd korter (12 uur).
In 1901 gebruikte J. Hanus4 joodmonobromide. Hoewel de resultaten hiermee minstens zo goed
waren als met de oudere methoden bleef de methode Wijs lange tijd de officiële methode.
De bruikbaarheid van elke methode is afhankelijk van de aard van de te onderzoeken vetten, de gebruikte oplosmiddelen en de inwerktijd van het reagens. Vergelijkende proeven, met vereenvoudigde voorschriften van bovengenoemde methoden op het RIS uitgevoerd, hebben laten zien dat bij margarine een inwerktijd van 15 minuten meestal voldoende is, om bepalingen met een nauwkeurigheid van ongeveer 5% uit te voeren, mits daarbij goed wordt geroerd.
De methode moet altijd getoetst worden aan oliezuur, omdat de samenstelling van margarines van hetzelfde merk niet altijd gelijk is. Onderlinge vergelijking van joodgetallen van verschillende merken margarines is dan redelijk mogelijk. Ook andere vetten zijn op deze manier te onderzoeken.
De voorschriften zijn zodanig uitgeschreven dat ze afzonderlijk gebruikt kunnen worden.
Methode Allen semikwantitatief
Om een indruk te krijgen van aantal dubbele bindingen in margarines kan gebruik worden gemaakt van de additie van broom aan dubbele bindingen:
Daarbij wordt aangenomen dat de hoeveelheden broom, die nodig zijn voor gelijke hoeveelheden van verschillende margarines, evenredig zijn met het aantal aanwezige dubbele bindingen.
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
9 erlenmeyers
|
100 mL
|
margarine (verschillende merken)
|
|
maatcilinder
|
100 mL
|
broom opgelost in tetra (1,0 mL broom in 50
mL tetrachloormethaan)
|
|
maatcilinder
|
50 mL
|
|
maatcilinders
|
25 mL
|
|
|
maatpipet
|
1 mL
|
|
|
buret
|
50 mL
|
|
Uitvoering
Maak van elk merk margarine een oplossing van 1.5 g margarine in 60 mL tetra.
Voeg bij 20 mL van elke margarineoplossing vanuit een buret druppelsgewijs een broomoplossing toe, totdat de bruine kleur van de oplossingen 5 minuten blijft (opmerking 1).
Vergelijk de kleur met die van de overblijvende margarineoplossing.
Voer de eerste bepaling globaal uit om een indruk te krijgen van de hoeveelheid broomoplossing, die nodig is.
Gebruik het restant van de margarineoplossing voor een duplobepaling.
Bereken het aantal mol dubbele bindingen per gram margarine.
Berekening
1 mol Br2 = 1 mol dubbele binding.
Als voor 20 mL margarineoplossing (dus voor 0,5 g margarine) a mL broomoplossing nodig is, komt dit overeen met:
Opmerkingen
1. Vanwege de aantasting door tetra zijn injectiespuiten niet erg geschikt.
2. Margarine bestaat voor 80% uit vetzuren (dat is het wettelijk vastgestelde minimum). De gemiddelde molecuulmassa van de vetzuren (beter is esters van vetzuren) is ongeveer 280.
3. De dichtheid van broom is 3,1 gram.mL-1.
Methode Allen kwantitatief
Broom5reageert op analoge wijze met onverzadigde verbindingen als jood.
Wanneer een overmaat broom met een hoeveelheid vet in aanraking wordt gebracht, zal een gedeelte van het broom geaddeerd worden. De geaddeerde hoeveelheid broom kan berekend worden door met de overgebleven hoeveelheid broom, uit kaliumjodide, jood vrij te maken en het vrijkomende jood te titreren met een gestelde natriumthiosulfaatoplossing.
Hoewel de additie van broom aan vetten sneller verloopt dan de additie van jood, is toch een reactietijd van 15 minuten noodzakelijk om reproduceerbare waarden te krijgen.
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers met stop
|
100 mL
|
broomoplossing ≈ 0,6 M1,2
|
|
maatcilinder
|
25 mL
|
tetra
|
|
2 maatcilinders
|
10 mL
|
margarine
|
|
maatkolf
|
100 mL
|
kaliumjodide-oplossing (10 massa-%)
|
|
maatpipet
|
5 mL
|
0,1 M natriumthiosulfaatoplossing (gesteld)
|
|
volpipet
|
10 mL
|
stijfseloplossing
|
|
buret
|
50 mL
|
|
|
pipetteerballon
|
|
1 pipetteer 3,0 mL broom in een maatkolf van 100 mL, voeg tetra tot de maatstreep en homogeniseer.
2 Houd de fles broom in zuurkast! Maak de broomoplossing in de zuurkast!
Uitvoering
Weeg in een erlenmeyer 0,2-0,5 g margarine af en voeg hierbij 10 mL tetra en pipetteer 10 mL (opmerking 1) broomoplossing. Schud dit mengsel 10-15 minuten (opmerking 2). Voeg dan 10 mL kaliumjodide-oplossing toe en titreer met een gestelde natriumthiosulfaatoplossing van 0,1 M (opmerking 3).
Titreer ook 10 mL broomoplossing, zonder margarine, waaraan 15 mL kaliumjodide-oplossing is toegevoegd met de thio-oplossing (blanco).
Voor de proef in duplo uit.
Bereken joodgetal van de margarine.
Berekening:
a = aantal gram margarine
b = aantal mL thio-oplossing nodig voor de blanco
c = aantal mL thio-oplossing nodig voor de bepaling
d = molariteit van de thio-oplossing
Opmerkingen
1. Dit moet overmaat zijn: eventueel meer broomoplossing toevoegen.
2. Voor oliezuur bleek 10-15 minuten experimenteel de beste tijd te zijn. Het theoretisch joodgetal voor oliezuur is 90. Gemeten bij inwerktijden van resp. 2, 15 en 90 minuten 54, 94 en 103.
3. Bij de titratie moet goed geschud worden. Toevoegen van stijfsel is niet beslist nodig. Het gevormde jood geeft met tetra een violette kleur.
4. Oplossingen van broom in azijnzuur (100%) of van broom + natriumbromide in methanol (100%) (methode Kaufman)6 geven eveneens redelijke resultaten.
Methode Hübl-Waller
Kwik(II)chloride en jood vormen joodmonochloride dat gemakkelijk aan dubbele bindingen addeert.
HgCl2 + 2I2 → HgI2 + 2ICl
Overgebleven joodmonochloride wordt dan met kaliumjodide omgezet in jood, dat weer met natriumthiosulfaat getitreerd kan worden.
ICl(aq) + I-(aq) → I2(aq) + Cl-(aq)
I2(aq) + 2S2O32-(aq) → 2I-(aq) + S4O62-(aq)
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers
|
100 mL
|
jood
|
|
2 maatcilinders
|
50 mL
|
kwik(II)chloride
|
|
maatcilinder
|
5 mL
|
margarine
|
|
volpipet
|
10 mL
|
alcohol (96%)
|
|
buret
|
50 mL
|
tetra
|
|
pipetteerballon
|
|
|
magneetroerder
|
|
|
roervlo
|
|
|
bruine fles
|
|
|
trechter
|
|
|
filtreerpapier
|
|
Uitvoering
Los 2,5 g jood en 3,0 g kwik(II)chloride afzonderlijk op in elk 50 mL alcohol. Vooral het jood lost langzaam op. Meng beide oplossingen en filtreer. Bewaar de oplossing in een bruine fles (opmerking 1). Deze oplossing is niet stabiel: voor elke bepaling moet de juiste molariteit worden bepaald (dat is de blancobepaling).
Weeg in een erlenmeyer van 100 mL 0,1-0,2 g vet nauwkeurig af.
Voeg 5 mL tetra toe en los het vet op.
Pipetteer 10 mL van het reagens en laat het onder voortdurend roeren 30 minuten op het vet inwerken.
Voer ondertussen een blancobepaling uit met nog eens 10 mL van het reagens.
Voeg na 30 minuten 10 mL kaliumjodide-oplossing toe en titreer met de natriumthiosulfaatoplossing.
Voer de proef in duplo uit.
Bereken het joodgetal van het vet.
a = aantal g vet
b = aantal mL reagens bij de bepaling
c = aantal mL reagens bij de blanco
d = aantal mL thio-oplossing bij blanco
e = aantal mL thio-oplossing bij bepaling
f = molariteit van de thio-oplossing
Opmerkingen:
1. Eventueel dit reagens door de TOA laten maken.
2. De bepaling van het eindpunt kan soms moeilijk zijn omdat de eindoplossing vaak geel blijft.
3. Uit vergelijkende proeven is gebleken dat een inwerktijd van 15-60 minuten even bruikbare waarden opleverde als een inwerktijd van 24 uur, die in de literatuur het meest vermeld wordt.
Methode Wijs
Joodmonochloride addeert door het polaire karakter gemakkelijker aan onverzadigde verbindingen dan jood of broom.
Overmaat joodmonochloride kan met kaliumjodide omgezet worden in jood, dat met natriumthiosulfaat getitreerd wordt.
ICl(aq) + I-(aq) → I2(aq) + Cl-(aq)
I2(aq) + 2S2O32-(aq) → 2I-(aq) + S4O62-(aq)
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers
|
100 mL
|
jood
|
|
volpipet
|
10 mL
|
joodmonochloride (opmerking 1)
|
|
maatcilinder
|
100 mL
|
azijnzuur (100%)
|
|
maatcilinder
|
50 mL
|
tetra
|
|
3 maatcilinders
|
10 mL
|
margarine
|
|
buret
|
50 mL
|
kaliumjodide-oplossing (10 massa-%)
|
|
magneetroerder
|
0,1 M natriumthiosulfaatoplossing (gesteld)
|
|
roervlo
|
stijfseloplossing
|
|
pipetteerballon
|
|
Uitvoering
Los 4 g joodmonochloride en 0,5 g jood op in een mengsel van 70 mL azijnzuur en 30 mL tetra (opmerking 2).
Weeg 0,3 g vet nauwkeurig af en los het op in 10 mL tetra.
Pipetteer 10 mL reagens toe (opmerking 3) en roer het mengsel gedurende 15 minuten goed.
Voer tegelijkertijd een blancobepaling uit met alleen 10 mL reagens.
Voeg na 15 minuten 10 mL kaliumjodide-oplossing toe en titreer met de natriumthiosulfaatoplossing.
Voer de proef in duplo uit.
Bereken het joodgetal van het vet.
Berekening:
a = aantal gram margarine
b = aantal mL thio-oplossing bij de blanco
c = aantal mL thio-oplossing bij de bepaling
d = molariteit van de thio-oplossing
Opmerkingen
1. De benodigde joodmonochloride kan gemaakt worden door chloorgas te leiden over 2 g jood.
2. Deze oplossing is na stellen minstens een week bruikbaar.
3. Dit moet altijd overmaat zijn: zo nodig meer reagens toevoegen.
Methode Hanus
Joodmonobromide addeert net als joodmonochloride gemakkelijk aan dubbele bindingen.
Overmaat joodmonobromide kan met kaliumjodide omgezet worden in jood, dat met natriumthiosulfaat getitreerd wordt.
IBr(aq) + I-(aq) → I2(aq) + Br-(aq)
I2(aq) + 2S2O32-(aq) → 2I-(aq)+ S4O62-(aq)
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers
|
100 mL
|
joodmonobromide
|
|
3 maatcilinders
|
100 mL
|
jood
|
|
maatcilinder
|
50 mL
|
azijnzuur (100%)
|
|
maatcilinder
|
10 mL
|
margarine
|
|
maatcilinder
|
25 mL
|
tetra
|
|
maatcilinder
|
5 mL
|
kaliumjodide-oplossing (10 massa-%)
|
|
volpipet
|
20 mL
|
0,1 M natriumthiosulfaat (gesteld)
|
|
volpipet
|
10 mL
|
stijfseloplossing
|
|
maatpipet
|
1 mL
|
uitgekookt (gedestilleerd) water
|
|
buret
|
50 mL
|
chloroform
|
|
roervlo
|
broom
|
|
magneetroerder
|
|
|
pipetteerballon
|
|
Hanusoplossing: 2,0 g joodmonobromide (IBr) in 100 mL azijnzuur of 1,3 g jood oplossen in 100 mL warme azijnzuur en na afkoelen 0,3 ml (= ongeveer 1 g) broom toevoegen.
LET OP: Houd de fles broom in de zuurkast, maak de Hanusoplossing ook in de zuurkast!
Uitvoering
Weeg in een erlenmeyer van 100 mL 0,2-0,5 g vet nauwkeurig af en los het op in 10 mL chloroform.
Pipetteer 20 ml van de Hanus-oplossing toe (opmerking 1) en laat het mengsel precies een half uur in het donker staan, waarbij steeds geschud of geroerd wordt.
Voeg dan 5 mL kaliumjodide-oplossing en 50 mL uitgekookt water toe.
Titreer met de natriumthiosulfaatoplossing.
Voer tegelijkertijd een blancobepaling uit met 10 mL Hanus-oplossing.
Voer de bepaling in duplo uit.
Bereken het joodgetal van het vet.
Berekening
a = aantal g vet
b = aantal mL Hanusreagens bij de bepaling
c = aantal mL Hanusreagens bij de blanco
d = aantal mL thio-oplossing bij blanco
e = aantal mL thio-oplossing bij bepaling
f = molariteit van de thio-oplossing
Opmerking
- Dit moet een overmaat zijn van meer dan 60%, anders worden te lage waarden voor het joodgetal gevonden.
Methode Winkler
Bromaat7,8 geeft met bromide in een zure oplossing broom:
BrO3-(aq) + 5Br-(aq) + 6H+(aq)→ 3Br2(aq) + 3H2O(l)
Broom addeert aan de dubbele bindingen van vet:
Het overgebleven broom maakt uit kaliumjodide jood vrij dat wordt getitreerd met natriumthiosulfaat.
Br2(aq) + 2I-(aq) → I2(aq) + 2Br-(aq)
I2(aq) + 2S2O32-(aq) → 2I-(aq) + S4O62-(aq)
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers met stop
|
100 mL
|
kaliumbromaat
|
|
maatcilinder
|
10 mL
|
kaliumbromide
|
|
volpipet
|
25 mL
|
kaliumjodide-oplossing (10 massa-10%)
|
|
volpipet
|
10 mL
|
zoutzuur (10 massa-10%)
|
|
maatkolf
|
1000 mL
|
margarine
|
|
buret
|
50 mL
|
tetra
|
|
magneetroerder
|
10 massa-% kaliumjodide-oplossing
|
|
roervlo
|
0,1 M natriumthiosulfaatoplossing gesteld
|
|
pipetteerballon
|
|
Uitvoering
Maak het reagens door 5,01 g kaliumbromaat en 20 g kaliumbromide op te lossen tot 1 liter oplossing.
Weeg in een erlenmeyer van 100 mL 0,4-0,5 g vet nauwkeurig af en los het op in 10 mL tetra.
Pipetteer 25 mL reagens toe en 3 mL zoutzuur en laat mengsel 15 minuten staan; (daarbij roeren).
Voeg dan 10 mL kaliumjodide-oplossing toe en titreer met de natriumthiosulfaatoplossing (gesteld).
Voer tegelijkertijd een blancobepaling uit met 10 mL reagens.
Voer de bepaling uit in duplo
Bereken het joodgetal van het vet.
Berekening:
a = aantal g vet
b = aantal mL Hanus-reagens dat bij de bepaling gebruikt wordt
c = aantal mL Hanus-reagens, dat bij de blanco gebruikt wordt
d = aantal mL thio-oplossing bij de blanco
e = aantal mL thio-oplossing bij de bepaling
f = molariteit van de thio-oplossing
Methode Mukherjee
Een oplossing van natriumhypochloriet9 geeft met azijnzuur hypochlorigzuur (HOCI):
OCl-(aq) + HAc(l) → HOCl(aq) + Ac-(aq)
Hypochlorigzuur addeert aan dubbele bindingen.
Het overgebleven hypochlorigzuur reageert in zuur milieu met kaliumjodide tot jood, dat wordt getitreerd met natriumthiosulfaat.
OCl-(aq) + 2I-(aq) + 2H+(aq) → I2(aq) + H2O(l) + Cl-(aq)
I2(aq) + 2S2O32-(aq) → 2I-(aq) + S4O62-(aq)
|
Benodigdheden
|
|
Chemicaliën
|
|
3 erlenmeyers
|
100 mL
|
margarine (verschillende merken)
|
|
2 maatcilinders
|
10 mL
|
0,2 M Natriumhypochlorietoplossing
|
|
volpipet
|
25 mL
|
chloroform
|
|
volpipet
|
10 mL
|
azijnzuur (100%)
|
|
buret
|
50 mL
|
margarine
|
|
magneetroerder
|
10 massa-% kaliumjodide-oplossing
|
|
roervlo
|
0,1 M natriumthiosulfaatoplossing gesteld
|
|
pipetteerballon
|
0,2 M Natriumhypochlorietoplossing
|
Uitvoering
Weeg in een erlenmeyer van 100 mL 0,1-0,3 g vet nauwkeurig af en los het op in 10 mL chloroform en 10 mL azijnzuur.
Pipetteer 25 mL natriumhypochlorietoplossing toe en schud gedurende 1 minuut krachtig.
Laat het mengsel nog 10 minuten staan, terwijl geroerd wordt.
Voeg dan 10 mL kaliumjodide-oplossing toe en titreer met de gestelde natriumthiosulfaatoplossing.
Voer tegelijkertijd een blancobepaling uit met 10 mL natriumhypochlorietoplossing.
Voor de bepalingen in duplo uit
Bereken het joodgetal van het vet.
Berekening:
a = aantal g vet
b = aantal mL hypochlorietoplossing bij de bepaling
c = aantal mL hypochlorietoplossing bij de blanco
d = aantal mL thio-oplossing bij blanco
e = aantal mL thio-oplossing bij bepaling
f = molariteit van de thio-oplossing
literatuur
1. A.Allen, Analyst 6.177-180(1881)
2. A. F. Hübl, Polytechnisch Journal 253, 281-295 (1884)
3. J. J. A. Wijs, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 31, 750-752 (1898)
4. J. Hanus, Zeitschrift für Untersuchung des Lebensmittel, 4, 913-920(1901)
5. Bukatsch-Glöckner, Exp. Schulchemie H 6 II, 113 (1976)
6. H. P. Kaufman, Fett-Seifen 51, 258 (1944)
7. L. W. Winkler, Zeitschrift für Analytische Chemie 93, 172 (1933)
8. J. Mitchell e.a., Organic Analysis III, 246 (1956)
9. J. Mitchell e.a., Organic Analysis III, 255( 1956)
RIS publicatie XVI, P.J. de Rijke en W. v.d. Veer met medewerking van J. Bergsma, H. Blik, R. Bouma, J. Bijlsma, O. J. Heeres, P.A. Kamminga, G.J. de Lange, L. Noorduin en J Wensink.
