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
Voor de opbouw van de organische verbindingen (zoals koolhydraten, vetten en eiwitten) in de plant zijn in eerste instantie de elementen koolstof, waterstof en zuurstof nodig. Deze elementen verkrijgt de plant voor een groot deel uit de lucht, in de vorm van koolstofdioxide en water via de fotsynthese.
Voor stikstof (vooral nodig voor de eiwitten), fosfor, zwavel, calcium en kalium en andere metalen is de plant aangewezen op de bodem. Daartoe moeten deze elementen in de opgeloste vorm aanwezig zijn. Stikstof bijvoorbeeld in de vorm van NH4+ of NO3-, fosfor als fosfaat PO43-, de metalen als positieve ionen.
Planten in de huiskamer staan niet in hun natuurlijke omgeving. Daarom is het erg belangrijk ze goed te verzorgen. Bij het watergeven aan de planten kun je regelmatig aan het water een beetje POKON (oplossing met NPK meststoffen (N = stikstof, K = kalium en P = fosfor) toevoegen. In Pokon zit stikstof in de vorm van nitraat, ammonium en ureum.
In dit voorschrift bepalen we het ammoniumgehalte in Pokon met behulp van elektrolyse.
Bij elektrolyse van een Pokonoplossing. waaraan kaliumbromide is toegevoegd, treden in basisch milieu de volgende reacties op:
- pool 2H2O(l) + 2e → H2(g) + 2OH-(aq)
+ pool 2Br-(aq) → Br2(aq) + 2e
Het gevormde broom reageert verder tot hypobromiet:
Hypobromiet kan ammoniak oxideren volgens:
2NH3(aq) + 3BrO-(aq) → N2(g) + 3Br-(aq) + 3H2O(l)
Als alle ammoniak in de oplossing is geoxideerd, krijgt de oplossing een gele kleur, doordat het evenwicht (I) niet langer naar rechts afloopt en broom in de oplossing blijft.
Tijdens de elektrolyse moet de stroomsterkte constant blijven en wordt de tijdsduur gemeten tussen inschakeling van de stroom en het geel worden van de oplossing. Uit de tijdsduur t (seconde) en de constante stroomsterkte i (milliampère) is het aantal millicoulomb lading te berekenen dat de oplossing is gepasseerd t * i (millicoulomb).
Hieruit wordt de hoeveelheid ammoniumionen in de oplossing berekend volgens:
(1 mol elektronen ≡ ½ mol Br2 ≡ ½ mol BrO- ≡ 2/3 * ½ mol NH3 ≡ 1/3 mol NH4+
Benodigdheden+Chemicaliën
Benodigdheden
gelijkspanningsbron (20-30 V; 5-10 A)
milliampèremeter (0-50 mA)
platina-elektroden
stopwatch
2 maatkolven 100 mL
volpipet 10 mL
maatcilinder 25 mL
maatcilinder 50 mL
3 bekerglazen 100 mL
magnetische roerder
roervlo
snoeren
pasteurpipet
Chemicaliën
Pokon
boraxoplossing (0,1 M)
kaliumbromide
zoutzuur (2 M)
gedestilleerd water
voorbereiding
Het maken van een 0,1 M boraxoplossing:
Weeg 3,81 g borax – Na2B4O7.10H2O – nauwkeurig af in bekerglas van 100 mL.
Los de stof op in ca. 30 ml water.
Spoel deze oplossing kwantitatief over in een maatkolf van 100 mL.
Vul met gedestilleerd water aan tot de streep en homogeniseer.
Uitvoering
Weeg ongeveer 100 mg Pokon nauwkeurig af met behulp van pasteurspipet in een bekerglas van 100 ml en spoel dit kwantitatief over in maatkolf van 100 mL. Vul met gedestilleerd water aan tot de streep en homogeniseer.
Pipetteer 10 mL van deze oplossing in een bekerglas van 100 ml.
Voeg 15 mL boraxoplossing en 2 g vast kaliumbromide toe.
Breng de pH van de oplossing met 2 M zoutzuur op 8.4 (pH-meter gebruiken)
Plaats twee platina-elektroden op een onderlinge afstand van 2 cm in de oplossing en leid een constante stroom van 50 mA door.
Druk bij het inschakelen van de stroom de stopwatch in en meet de tijd die verloopt vanaf het inschakelen totdat de oplossing geel wordt.
Dit zal voor Pokon met een NH4+-gehalte van ongeveer 8 % na een minuut of vijf gebeuren.
Tijdens de stroomdoorgang moet goed geroerd worden (magnetische roerder gebruiken).
Voer de proef in duplo uit.
Bepaal ook de tijdsduur voor een blanco bepaling.
Bereken het massapercentage NH4+ in de Pokon.
Berekening
Het massapercentage NH4+ is:
a = aantal mg Pokon in 10 mL Pokonoplossing
t = gemeten tijd in seconden - blancotijd in seconden
i = stroomsterkte in milliampère.
literatuur
- G.M. Arend; E.H. Scrift; Analytical Chemistry 28, 4, 440-443 (1956).
- P.J. de Rijke en W v.d. Veer m.m.v. J. Bethlehem en J, Vedder, RIS-publicatie XXI.
