Finnpipette µl. ph meter. ph måling. ph måling

Transkript

1 Finnpipette µl ph meter ph måling 1. ph-metret er kalibreret på forhånd, og klar til brug 2. Løft elektroderne op, der er en trykknap bag på standeren. 3. Skyl elektroderne grundigt med vand fra spøjteflasken, ned i spildglasset, og aftør med køkkenrulle. ph måling 4. Neddyp elektroderne i prøven, husk magnet til omrøring. Omrøring reguleres med den blå ring i standerens bund. 5. Aflæs ph værdien, når signalet er stabilt, dvs når alle bogstaver i STAB vises konstant. 6. Efter brug, skylles elektroderne med vand fra sprøjteflasken, aftørres med køkkenrulle, og elektroderne sænkes ned i glasset, mærket ph 4.0 manan.dk 1

2 Salicylsyre Transmittance T = I/I 0 Absorbance Absorbance = 0 Absorbance = 1 Absorbance = 2 A = -log T no photons absorbed by the solution 90 % photons absorbed 99 % photons absorbed Salicylsyre : Fe 3+ Absorbs light with peak at nm 520 nm Abs 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, λ i nm Beer-Lambert low A = ε l c ε = molar absorption coefficient l = length of light path c = concentration 1. Tast bølgelængde (460 nm) + Set nm 2. Kuvette med vand i spektrofotometer + Measure blank indtil vises 3. Mål på referenceopløsning 4. Mål på prøve 5. Gentag med ny bølgelængde nulstil med vand 000 mål absorbansen Set nm manan.dk 2

3 Kinetikken af acetylsalicylsyrehydrolyse Ved denne øvelse undersøges kinetikken for nedbrydningen (hydrolysen) af acetylsalicylsyre (aspirin) i vand. Baggrundsinformation om reaktionshastighed og reaktionsorden findes i Masterton & Hurley, Kap. 11. (samt Øvelsesforelæsning 1). Øvelsen er delvis baseret på artiklen Borer, L.L. og Barry, E., (2000) J. Chem. Ed., 77, Indledning Kinetikken for acetylsalicylsyres nedbrydning i kroppen er særlig relevant for aspirins brug som lægemiddel. Nedbrydning af aspirin i kroppen skyldes primært enzymer. I denne øvelse, bruges den ikke-enzymatiske nedbrydning af acetylsalicylsyre i vand til illustration af hvordan man verificerer reaktionsorden og hvordan man kan bestemme hastighedskonstanten for en reaktion. I vand, bliver acetylsalicylsyre (ASA) nedbrudt til salicylsyre (SA) og eddikesyre. FeCl 3 reagerer med SAs phenoliske hydrolxylgruppe i det støchiometriske forhold 1:1 (Fe 3+ :SA) under dannelsen af et farvet jernkompleks (en lignende metode blev brugt i Ekstraktionsøvelsen i uger 3-4). Farvereaktionen følges ved hjælp af et spektrofotometer. Det kan oplyses at ASA danner ikke et farvede kompleks med Fe 3+, hvorved reaktionsproduktet kan måles specifikt. I øvelsen, bliver reaktionshastigheden målt ved brug af den spektrofotometriske metode ved forskellige koncentrationer af reaktanten ASA. Reaktionsordnen og hastighedskonstanten med hensyn til ASA bestemmes herefter ud fra disse data. Øvelsens forløb Øvelsen udføres i følgende to trin i den givne rækkefølge: I: Måling af reaktionshastighed ved forskellige reaktantkoncentrationer (OBS! Skal påbegynde inden for en/halvanden time fra øvelsesstart, ellers er der ikke tid nok til at udføre hele eksperimentet) II: Kalibreringskurve kan udføres i ventetiderne under eller efter I. Det er nødvendigt at skylle en del udstyr i løbet af øvelsen, blandt andet reagensglas og kuvetter. Kinetikken af acetylsalicylsyrehydrolyse Side 1 af 3 manan.dk 3

4 I: Måling af reaktionshastighed ved forskellige reaktant koncentrationer I denne del af øvelsen måles reaktionshastigheden af ASA hydrolyse ved tre forskellige reaktant koncentrationer (cirka 0,002 M, 0,004 M og 0,006 M) ASA (Mw = 180,2) ved ph 3. Måling foregår ved at udtage prøver efter 25, 50, 75 og 100 minutter og måle produktkoncentrationen spektrofotometrisk ved bølgelængden 530 nm. Først udføres trin 1-6 for hver af de tre hydrolyser (først trin 1-6 for den første hydrolyse, osv). De tre reaktioner forberedes som følger: 1. For hver koncentration, afvej nok ASA til 50 ml opløsning (tjek med lærer at din beregning af den nødvendige mængde ASA er korrekt). 2. Denne mængde opløses først i 800 μl ethanol (stoffet skal være HELT opløst - hvis det er svært, prøv at suge væsken forsigtigt op og ned med Finnpipetten). 3. ASA opløsningen i ethanol overføres til 50 ml bægerglas. Varmt vand (fra flasken i det termostaterede kar) tilsættes (ca 40 ml). Hydrolysen starter med det samme når ASA kommer i vandet, hvorfor den tid hvor vandet bliver tilsat kaldes tid 0 for den pågældende hydrolyse. Det er nok en god idé at starte de tre hydrolyser med fx 10 minutter mellemrum. 4. ph indstilles straks og hurtigt til 3,0. Dvs at ph i opløsningen justeres ved at tilsætte dråbevis 0,1 M NaOH eller 0,1 M HCl (afhængigt om ph er for lavt eller for højt) ved omrøring, indtil man opnår en ph-værdi på 3,0. 5. Opløsningen overføres til en 50 ml målekolbe, og varmt vand tilsættes op til 50 ml. 6. Målekolben sættes i det 40 ºC termostaterede kar. 7. Fremstilling af referenceopløsning. Før udtagelse af prøverne klargøres et reagensglas med 5 ml vand tilsat 5 dråber FeCl 3 (2,5 % w/v). En kuvette fyldes med denne referenceopløsning og spektrofotometeret nulstilles på denne ved bølgelængden 530 nm ved at trykke Measure blank. Da referenceopløsningen er ustabil og ændrer sig med tiden skal der fremstilles en ny referenceopløsning hver gang der skal måles på en ny serie prøver. 8. Fra hver reaktionsblanding udtages der prøver efter 25, 50, 75 og 100 minutter som følger: a. Hæld lidt mere end 5 ml af reaktions-opløsningen op i et bægerglas b. Overfør 5,0 ml af reaktionsopløsningen til et reagensglas med en 5 ml Finnpipette c. Tilsæt 5 dråber FeCl 3 (2,5 % w/v) til prøven i reagensglasset. d. Umiddelbart efter tilsætning af FeCl 3, fyldes en kuvette med prøven og absorbansen måles ved 530 nm Reaktionshastigheden beregnes som hældningen af den bedste rette linie i et plot af absorbans som funktion af tiden (i ΔAbs/min) og konverteres til [SA]/min ved hjælp af kalibreringskurven (se nedenfor). II: Fremstilling af kalibreringskurve 1. Mærk 3 stk. 20 ml målekolber og 3 stk. bægerglas med nr. 1, 2 og 3. I de tre små bægerglas 1, 2 og 3 afpipetteres henholdsvis 2,0 ml, 4,0 ml og 8,0 ml 0,002 M salicylsyre. 2. Fyld næsten op til 20 ml mærket (fx ca 18 ml) med vand. 3. Indstil til ph 3,0 med omrøring. 4. Overfør til mærkede 20 ml målekolber ved hjælp af tragten og fyld op til 20 ml Kinetikken af acetylsalicylsyrehydrolyse Side 2 af 3 manan.dk 4

5 mærket med vand. 5. Mål absorbansen ifølge afsnit I.8 punkt a-d (to målinger for hver opløsning). Der foregår ingen reaktion før der tilsættes FeCl 3, hvorfor prøverne kan måles når det passer med ventetiderne i forsøg I. Dog skal prøverne måles straks efter tilsætning af FeCl 3. Kinetikken af acetylsalicylsyrehydrolyse Side 3 af 3 manan.dk 5

6 Titrering af aminosyrer Indledning. Denne øvelse omhandler bestemmelse af syrestyrkekonstanter for aminosyren glycin, for glycinmethylester og for en ukendt aminosyre som identificeres, dels gennem dens syrestyrkekonstanter og dels gennem en bestemmelse af dens molære masse. Vedrørende den kemiske baggrund for øvelsen henvises desuden til lærebøgerne. Figur 1: De tre former af glycin og de to former af glycin methylester. Apparatur. Anvendelse af glaselektrode, ph-meter og automatburette vil blive gennemgået før øvelsens start. Titrering af glycin. Bestemmelsen af syrestyrkekonstanter for glycin gennemføres ved titrering af en 4 mm opløsning af glycin tilsat overskud af stærk syre med 0,1 M kaliumhydroxid i en vandig 0,1 M kaliumchloridopløsning: 0,4 mmol glycin, 30 mg, og 0,01 mol kaliumchlorid, 0,75 g, afvejes nøjagtigt og fortyndes i en 100 ml målekolbe med vand til mærket. Sørg for, at de faste komponenter er fuldstændigt opløst, før den endelige opfyldning med vand til mærket. Der afpipetteres 50,00 ml af denne opløsning som anbringes i titrerkarret. Det tilsættes 3,00 ml 0,1 M saltsyre. Der titreres nu med 0,1 M kaliumhydroxid, og sammenhørende værdier af tilsat basevolumen og aflæst ph noteres efter hver 0,2 ml tilsat base. Husk den første aflæsning af ph før tilsætning af base påbegyndes. Titreringen kan afbrydes når de målte ph-værdier er over 11. Dette burde ske efter omkring 6 ml tilsat base. Husk at notere de nøjagtige koncentrationer af saltsyre og kaliumhydroxid, der står på stamflaskerne. Titrering af glycinmethylester. Bestemmelsen af syrestyrkekonstanten for glycinmethylester i vandig 0,1 M kaliumchloridopløsning gennemføres helt som beskrevet ovenfor ved glycin, naturligvis under anvendelse af esteren i stedet for glycin. Endvidere tilsættes kun 1,00 ml 0,1 M saltsyre før titreringen påbegyndes. Titreringen kan også her afbrydes når de målte ph-værdier er over 11, hvad der burde ske ved omkring 4 ml tilsat base. Titrering af aminosyrer Side 1 af 2 manan.dk 6

7 Titrering af ukendt aminosyre. Bestemmelsen af molær masse og syrestyrkekonstanter for den ukendte aminosyre i vandig 0,1 M kaliumchloridopløsning gennemføres helt som beskrevet ovenfor ved glycin, dog under anvendelse af omkring mg af den ukendte syre, nøjagtigt afvejet, i stedet for glycin. Ved denne titrering tilsættes, som ved glycintitreringen, 3,00 ml 0,1 M saltsyre før titreringen påbegyndes. Titreringen kan også her afbrydes når de målte ph-værdier er over 11, hvad der burde ske ved omkring 6 til 8 ml tilsat base. Databehandling. Laboratoriecomputerne er alle forsynet med et program til behandling af titrerdata. Programmet startes ved at dobbeltklikke på pk-ikonen. Herefter vælges New i File menuen. Yderligere anvendelse af programmet vil blive demonstreret. Anvendte data. M glycin : 75,07 g/mol M KCl : 74,56 g/mol M glycinmethylesterhydrochlorid : 125,56 g/mol Titrering af aminosyrer Side 2 af 2 manan.dk 7

8 Ekstraktion af salicylsyre Salicylsyre, 2-hydroxybenzoesyre, kan deprotoniseres i to trin i vandig opløsning: Syrens to pk a værdier er bestemt til omkring 3 og 13 i vandig opløsning ved 25 o C, men afhænger dels af hvilke andre ioner, der findes i opløsningen, og dels af temperaturen. I denne øvelse undersøges fordeling af salicylsyre mellem en vandig fase med forskellig surhed og en octan-1-ol fase. Salicylsyrekoncentrationen i den vandige fase måles spektrofotometrisk efter reaktion med jern(iii), hvormed der dannes en violet forbindelse med absorptionsmaximum omkring 530 nm. Før denne koncentrationsbestemmelse demonstreres gyldigheden af Lambert-Beers lov: A= l c hvor A er den målte absorbans, ε, forbindelsens molære absorptionskoefficient, l, lysvejen og c opløsningens koncentration. Det bemærkes, at da A er dimensionsløs vil enheden for ε naturligvis afhænge af de anvendte enheder for l og c. Almindeligvis anvendes for disse sidste kvantiteter enhederne cm og M. For det jern(iii)kompleks der dannes her er den molære absorptionskoefficient,,, afhængig af hydrogenionkoncentrationen, temperaturen samt andre ioner i opløsningen. Det er derfor vigtigt at måle på opløsninger under præcis samme omstændigheder. Ved denne øvelse gennemføres derfor målinger på de enkelte ekstraktionsopløsninger før og efter ekstraktionen. Antages gyldigheden af Lambert- Beers lov har man således relationen mellem koncentration før og efter ekstraktion og absorbans før og efter ekstraktion: c efter ekstraktion =c før ekstraktion A efter ekstraktion A før ekstraktion Ekstraktion af salicylsyre Side 1 af 3 manan.dk 8

9 Eksperimentel afdeling Der udføres 3 forsøg med fordeling af salicylsyre mellem en octan-1-ol fase og en sur neutral og basisk vandfase. Forsøgene, mærket A-C, gennemføres ved sammenblanding af en række stamopløsninger i en 100 ml skilletragt som beskrevet nedenfor. Stamopløsninger: Fremstilling: 0,01 M salicylsyre Findes forudfremstillet 0,01 M salicylsyre Findes forudfremstillet 0,10 M saltsyre Findes forudfremstillet 0,10 M natriumhydroxid Findes forudfremstillet 0,20 M jern(iii)nitrat i 0,1 M salpetersyre Findes forudfremstillet 0,10 M natriumchlorid Findes forudfremstillet Procedure for udførelse af ekstraktionseksperimenter: Eksperimenter med octan-1-ol udføres i stinkskab! 10,00 ml 0,01 M salicylsyre afpipetteres i tre 50 ml målekolber, der mærkes A, B og C. Tilsæt dernæst yderligere opløsning efter følgende skema: Målekolbe A: +20,00 ml 0,10 M saltsyre Målekolbe B: +20,00 ml 0,10 M natriumchlorid Målekolbe C: +20,00 ml 0,10 M natriumhydroxid Fyld op med vand til mærket. Husk at blande indholdet godt. Afpipetter 30,00 ml af det tre opløsninger i tre skilletragte mærket A, B og C. Husk at kontrollere, at hanen i bunden af tragten er lukket. Bemærk endvidere, at resten af opløsningen skal gemmes til senere anvendelse. Tilsæt afslutningsvis 2,00 ml octan-1-ol til hver skilletragt. Tilprop skilletragtene og vend dem forsigtigt, medens der holdes på proppen. Åbn for hanen til trykudligning og luk igen for hanen. Vend igen tragten. Ryst tragten omhyggeligt, afbrudt af vendinger til trykudligning som beskrevet ovenfor. Hensæt skilletragten til fuldstændig faseadskillelse. Dette tager mindst en time. Fjern proppen og aftap underfasen i et 50 ml bægerglas. Fremstil nu 6 måleopløsninger. 3 ud fra de separerede underfaser og 3 fra de oprindelige opløsninger. Se endvidere nedenfor. Ekstraktion af salicylsyre Side 2 af 3 manan.dk 9

10 Procedure for fremstilling af måleopløsninger: En 10 ml målekolbe skylles grundigt med rent vand. Der tilsættes 2,00 ml 0,2 M jern(iii)nitrat i salpetersyre. Der tilsættes derefter 5,00 ml salicylsyreopløsning, se ovenfor. Der fyldes til mærket med vand. Referenceopløsningen fremstilles på samme måde, dog tilsættes naturligvis ikke salicylsyreopløsning. De syv kolber henstilles ved stuetemperatur til temperaturligevægt med omgivelserne er indtrådt. Absorptionsmålinger: Absorbansen af de 6 fremstillede Måleopløsninger måles ved 530 nm over for Referenceopløsningen, se iøvrigt måleskemaet. Affaldsbehandling: Octan-1-ol faserne deponeres i affaldsdunken mærket: OCTANOL-AFFALD. Alle de vandige opløsninger kan hældes i vasken i stinkskabet. Der skylles godt efter med koldt vand. Skilletragtene rengøres omhyggeligt ved vask med vand. Dette skal ligeledes foregå i stinkskabet. Databehandling: Databehandlingen omhandler omregninger mellem stofmængdekoncentrationer og stofmængder. Detaljerne skulle fremgå af afleveringsskemaet. Ekstraktion af salicylsyre Side 3 af 3 manan.dk 10

11 ANALYSE AF FEDTINDHOLD I MADOLIE Ved denne øvelse bestemmes det gennemsnitlige antal dobbeltbindinger pr. fedtsyre og fedtstoffets middelmolmasse for en madolie. Supplerende baggrundsinformation om lipider findes i lærebogen: Brown: Introduction to Organic Chemistry, Kapitel 21. Begreberne fedt og fedtstoffer dækker over flere forskelligartede produkter og stofgrupper. I daglig tale dækker de alt fra produkter som smør, magarine, salatolie og fiskeolie til vaseline og konsistensfedt. I kemisk og biokemisk literatur grupperer man bl.a. stoffer som fedtsyrer, triglycerider, phosphoglycerider og steroider, som alle findes i levende organismer, under betegnelsen lipider. Vaseline og konsistensfedt er derimod alkaner med høj molekylvægt udvundet af råolie. Indledning Triglycerider er de hyppigst forekommende fedtstoffer (=lipider) i naturen. Triglycerider er glycerolestre af fedtsyrer, som er lange, uforgrenede carboxylsyrer. Triglycerider fungerer i naturen bl.a. som lagringsmolekyler for energi. Biologiske membraner består primært af de nært relaterede phospholipider. To eksempler på fedtsyrer i madolie er hexadecansyre (palmitinsyre): Fedtstofanalyse Side 1 af 6 manan.dk 11

12 og cis,cis-9,12-octadecadiensyre (linolsyre): De tre syregrupper som indgår i et triglycerid kan være ens eller forskellige. Antallet af fedtsyrer, der indgår i naturligt forekommende lipider, er stort. De naturligt forekommende fedtsyrer omfatter: 19 forskellige mættede fedtsyrer (ingen dobbeltbinding) 20 forskellige monoumættede syrer (en dobbeltbinding) 11 forskellige flerumættede fedtsyrer (flere dobbeltbindinger). Af disse indgår omkring halvdelen i næringsmidler som fedt, smør, margarine og madolier. Fedtstoffer har derfor meget forskelligartede egenskaber. Molmassen af et triglycerid er givet ved: M triglycerid =M fs1 M fs2 M fs3 M glycerol 3 M vand hvor M fs1, M fs2 og M fs3 er de tre fedtsyrers molmasser, M glycerol =92,09 g/mol er molmassen af glycerol (propan-1,2,3-triol), og M vand =18,01g/mol er vands molmasse. For en fedtstofblanding som f.eks. en madolie kan man beregne en gennemsnitlig molmasse for triglyceriderne, middelmolmassen M, der er defineret som M = m triglycerid n triglycerid = i n i M i i n i Her er m triglycerid den totale masse af triglycerid, n triglycerid er stofmængden af triglycerid og n i og M i er hhv. stofmængden af samt molmassen for i'te type triglycerid, og hvor summationerne løber over de indgående triglycerider. Massen af triglycerid, m triglycerid, kan bestemmes ved vejning, mens stofmængden n triglycerid kan bestemmes ved forsæbning (d.v.s. en basisk hydrolyse) af fedtstoffet i overskud af base efterfulgt af titrering af den overskydende base med syre. Desuden kan man bestemme det gennemsnitlige antal dobbeltbindinger pr. fedtsyre defineret Fedtstofanalyse Side 2 af 6 manan.dk 12

13 som u= n C =C n fedtsyre = i n i u i i n i hvor n C=C er stofmængden af dobbeltbindinger i en bestemt mængde fedtstof, n fedtsyre er stofmængden af fedtsyre i denne mængde fedtstof, og n i og u i er hhv. stofmængden af den i'te type fedtsyre samt antallet af dobbeltbindinger i denne (antal umættetyhedder). n C=C bestemmes eksperimentelt ved addition af brom (Br 2 ) til dobbeltbindingerne. Et fedtstof som f.eks. en madolie kan karakteriseres ved bl. a. følgende analyseværdier: Fedtindholdet, angivet som gram fedt (= gram triglycerid) pr. 100 g produkt, d.v.s. i procent. For en madolie er dette tal tæt på 100%, men for f.eks. en plantemagarine kan tallet være betydeligt under de 100% på grund af et højt vandindhold. Det gennemsnitlige antal dobbeltbindinger pr. fedtsyre, u, bestemt ved addition af Br 2. Middelmolmassen M, som kan måles ved forsæbning. Fedtsyreindholdet, der angiver hvor mange g af de enkelte fedtsyrer, der indgår i margarine. I denne øvelse bestemmes eksperimentelt punkt 2. og punkt 3., I øvelsen antager vi at fedtindholdet er 100% (punkt 1). Bestemmelser af fedtsyreindholdet som under punkt 4. er vanskelige og tidskrævende. Statens Levnedsmiddelinstitut foretager løbende undersøgelser af bl. a. levnedsmidlers fedtsyreindhold. Dette foretages gaskromatografisk efter omdannelse af triglyceridernes fedtsyrer til methylestre. Fedtstofanalyse Side 3 af 6 manan.dk 13

14 Øvelsens forløb Først begyndes de to additioner af brom (Ia) som skal stå i 2 timer. I den følgende ventetid begyndes den første forsæbning (Iia) som skal stå i 30 min. I den yderligere ventetid kan man udføre indstilling af KOH opløsning (IIb) og evt. titrering af den første forsæbning (IIc) og påbegynde den anden forsæbning. Efter at addition af brom er færdig kan man instille KBrO 3 /KBr opløsning (Ib+Ic) og foretage de to iodometriske titreringer (Ic). Afslutningsvis færdiggøres den anden forsæbning (IIc). I. Bestemmelse af umættethed i madolie I dette forsøg adderes brom til dobbeltbindingerne i de umættede fedtsyrer. Brom fremstilles her udfra KBrO 3 og KBr (findes som færdig reagens). Når svovlsyre tilsættes dannes Br 2 : BrO Br H + 3 Br H 2 O Det dannede Br 2 adderes til fedtsyrernes dobbeltbindinger: Overskuddet af Br 2 bestemmes ved iodometrisk titrering. Først tilsættes overskud af kaliumiodid (KI) der reagerer med overskuddet af Br 2 : 2 I - + Br 2 I Br - Det dannede iod titreres herefter med indstillet thiosulfatopløsning: S 2 O 3 + I 2 S 4 O I - Fremgangsmåde. Forsøg I. består af 3 dele: Ia. Addition af Br 2. Med en tynd plastpipette overføres højst 160 mg (ca. 8 dråber) madolie til en 100 ml konisk slibkolbe på følgende måde: Den tomme kolbe vejes med 0,1 mg nøjagtighed. En tynd plastpipette anvendes til at overføre lidt madolie forsigtigt ned i kolben uden at berøre kolbens slib og uden at sprøjte op ad kolbens sider. Kolben med madolie vejes igen, og massen af madolien findes som differensen mellem de to vejninger. I stinkskab opløses fedtstoffet ved at tilsætte 5 ml CH 3 CCl 3. Derpå tilsættes ml KBrO 3 /KBr opløsning ( 0,05 M Br 2 ), 2-3 ml 2 M H 2 SO 4 og en lille omrørermagnet. Kolben lukkes med plastproppen, og sættes til omrøring på en magnetomrører i 2 timer uden for stinkskabet. Kolben beskyttes mod lys ved indpakning i aluminiumsfolie. Siden bestemmes Fedtstofanalyse Side 4 af 6 manan.dk 14

15 det resterende bromindhold ved at følge forskriften i afsnit Ic. Der foretages en bestemmelse af hver holddeltager og af hensyn til tiden er det vigtigt at begge disse eskperimenter sættes igang ved øvelsens begyndelse. Ib. Indstilling af KBrO 3 /KBr opløsning med kendt thiosulfatopløsning Den nøjagtige koncentration af KBrO 3 /KBr opløsningen bestemmes ved titrering med en på forhånd indstillet thiosulfatopløsning som findes på automatburette. I stinkskab overføres 10,00 ml af KBrO 3 /KBr opløsningen, 15 ml vand, 5 ml CH 3 CCl 3, 2-3 ml 2 M H 2 SO 4 og en lille omrørermagnet til en 100 ml konisk kolbe. Herefter følges proceduren under Ic. Der foretages en bestemmelse af hver holddeltager. Ic. Titrering af overskud af Iod med thiosulfat I stinkskab tilsættes 0,5 g KI til opløsningen som skal titreres. Bromet i opløsningen vil frigøre en ækvivalent mængde Iod (I 2 ), som vil gøre opløsningen mørkebrun. Uden for stinkskab titreres opløsningen med 0,1 M thiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) til den brune farve næsten er forsvundet. Når 'ækvivalenspunktet er i sigte' tilsættes 5 ml 1% stivelsesopløsning som indikator, hvorved den næsten farveløse opløsning bliver intens blå, og der titreres videre til omslag til vandfasen er farveløs. Brugt trichlorethan må ikke hældes i vasken, men skal deponeres på opstillet dunk mærket trichlorethan II. Bestemmelse af middelmolmassen Ved forsæbning omdannes triglycerider til glycerol og kalium salte (eller natrium salte afhængig af den benyttede base) af de indgående fedtsyrer: H H H H C C C O O O CO CO CO R R R KOH H C OH + 3 H H H C C OH OH i R COO - K + H H R-COONa er en såkaldt hård natriumsæbe, R-COOK er en blød sæbe. Fremgangsmåde IIa. Forsæbning Fedtstofanalyse Side 5 af 6 manan.dk 15

16 Forsæbningen udføres i en 100 ml konisk kolbe (med slib) med magnetomrører med varme og svaler. Der anvendes ca. 2 g nøjagtigt afvejet madolie. Først vejes den tomme kolbe. Derpå overføres olien med plastpipette til kolben uden at berøre kolbens slib og sider. Kolben vejes igen og oliens masse beregnes som differensen. Der må under ingen omstændigheder komme olie på ydersiden af kolben eller på vægten! Tilsæt 20,00 ml 0,5 M ethanolisk KOH (KOH opløst i ethanol). Montér svaleren, luk op for kølevandet, varmen og magnetomrøringen. Blandingen skal herefter koge i 30 min. Når blandingen koger skal man kunne se at ethanolen fortætter i svaleren og drypper tilbage i blandingen. IIb. Instilling af 0,5 M ethanolisk KOH Molariteten af KOH-opløsningen bestemmes af hver holddeltager ved at titrere 20,00 ml opløsningen med en på forhånd indstillet HCl-opløsning som findes på automatburette. IIc. Titrering af overskud af base Efter afkøling til stuetemperatur tilsættes 0,5 ml 0,1% phenolphthalein som indikator. Overskuddet af KOH titreres med 0,5 M indstillet HCl, indtil indikatoren slår om fra en lyserød farve til farveløs. Andre komponenter i madolien kan give opløsningen en svagt gul farve, så omslaget sker når det rødlige skær forsvinder. Hele proceduren udføres en gang af hver holddeltager. Fedtstofanalyse Side 6 af 6 manan.dk 16

17 Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi I denne øvelse foretages to typer kromatografi, tyndtlagskromatografi (I) og gaskromatografi (II). I øvelsesdel I identificeres nogle aminosyrer ved tyndtlagskromatografi på alu-plader med cellulose. I øvelsesdel II benyttes en gaskromatograf (MikrolabGC) med en pakket kolonne til at identificere op til fire kulbrinter opløst i heptan og en kulbrinte ved en såkaldt head space analyse. Del I påbegyndes først, mens del II udføres i ventetiden. I: Tyndtlagskromatografi (TLC) Teori Polære forbindelser som f.eks. aminosyrer og kulhydrater kan adskilles og dermed identificeres ved tyndtlagskromatografi på celluloseplader. Det er en fordeling mellem en stationær fase (cellulosebundet vand) og en mobil fase, der betinger adskillelsen. Tyndtlagskromatografi er en hurtig og billig metode, som med fordel kan bruges f. eks til at følge en kemisk synteseproces. I dette forsøg vil vi adskille og identificere aminosyrer. En celluloseplade med en påsat prøve anbringes således, at dens ene kant netop er dyppet ned i en væske. Væsken, eller elueringsmidlet, vil langsomt suges op af pladen og trække prøven med op. De enkelte komponenter i en prøve vil vandre med forskellig hastighed afhængig af bindingen til den stationære celluloseplade i forhold til opløseligheden i den polære mobile fase. Efter noget tid er væskefronten vandret L mm, mens komponenterne A, B, C osv i prøven kun er vandret henholdsvis a, b, c mm (Figur 1). Figure 1 Tyndtlagskromatografiplade efter et typisk forsøg Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 1 af 8 manan.dk 17

18 Påsætning af aminosyrer To celluloseplader per hold (en til hvert holdmedlem) afmærkes som vist i Boks 1 (på side 3) efter forberedelsen af kapillarrør til applikation (7 kapillarrør/hold) som vist i Boks 2 (på side 3). På de to plader påsættes, eller applikeres, referenceblandingerne 1-5, som indeholder de 5 aminosyrer vist i Figur 2, og den udleverede ukendte blanding (en blanding af tre ud af de fem referenceaminosyrer). Figure 2: Aminosyrer anvendt som referencer Eluering Når pladen er tør anbringes den i karret med en pincet, således at de står lodret i løbevæsken med startlinie nederst. Låget lægges på karret, der herefter ikke må flyttes eller rystes. Væsken i karrene er en blanding af n-butanol, eddikesyre og vand. Det er afgørende for et godt resultat at pladen anbringes helt fri af karrets kanter, så man undgår at hårrørsvirkningen trækker løbevæske op hvor der er kontakt mellem pladen og karret. Når væskefronten efter ca. 2 timer er nået ca. 1 cm fra overkanten løftes pladen op i den tørre kant med en pincet. Der markeres, hvor vaskefronten er nået til. Pladen lægges på et stykke rent papir i tørreskab ved 60 o C i minutter, indtil den ikke mere lugter af eddikesyre. Fremkaldelse De tørre plader sprøjtes med en opløsning af ninhydrin i stinkskabet og tørres i varmeskab i minutter. HUSK handsker! Aminosyrerne viser sig normalt som violette pletter, men nogle aminosyrer giver andre farver, hvilket også kan bruges til identifikation. Rapport (afleveringsskema) R f -værdien er karakteristisk for en given forbindelse under givne betingelser. R f - værdien beregnes som forholdet mellem plettens vandring og væskefrontens Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 2 af 8 manan.dk 18

19 vandring (se Figur 1). Ved identifikationen sammenlignes direkte på pladen placeringen af blandingens pletter med placeringen af referencens. Pletternes farve kan som før nævnt også anvendes til identifikation. Boks 1: Afmærkning og applikation af aminosyrer på TLC pladen 1. Marker pladen med blyant (uden at berøre overfladen med fingrene, brug eventuelt handsker) 2. Spidsen brækkes af kapillarrøret og dyppes dernæst i opløsningen. Der anvendes et rør til hver reference og et til den ukendte blanding. Pletterne bør være så små som muligt og må aldrig blive større end 2-3 mm i diameter. Mindst 1,5 cm Ala Arg Asn Pro Trp Ukendt 2 cm 3. Hver plet påsættes i dobbelt mængde, idet pladen skal være tør mellem påsætningerne. Den ukendte blanding påsættes dog tre gange. Boks 2: Fremstillelse af kapillarrør ved at trække et smeltepunktrør ud over en bunsen brænder (VIL BLIVE DEMONSTRERET) 1) 2) 3) Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 3 af 8 manan.dk 19

20 II: Gaskromatografi Teori Ved gaskromatografi sker en adskillelse af komponenter i en blanding af stoffer ved at to forskellige faser, en gas og en væske, holdes i tæt kontakt med hinanden, og hvor den ene fase bevæger sig i forhold til den anden. Den mobile fase, bæregassen (her helium) fører prøven gennem kolonnen, men med en vis forsinkelse, da prøven binder svagt til den stationære fase (en væskefilm). Separation af de enkelte komponenter i prøven sker, fordi de forskellige komponenter bindes forskelligt på kolonnen. Jo bedre en komponent bindes på kolonnen, jo lavere koncentration vil den have i den mobile fase og derfor blive transporteret langsommere gennem kolonnen. Set i et biologisk perspektiv åbner gaskromatografen således mulighed for at bestemme sammensætningen af de flygtige komponenter i selv meget komplekse opløsninger som blod og vævsekstrakter, og kommercielt kan den bruges til at undersøge, hvilke komponenter vin, parfume, spiritus og andre væsker indeholder. Figur 3 viser et skematisk tegning af en gaskromatograf. Efter optagelsen af kromatogrammer fra referencestofferne, kan komponenterne i en ukendt blanding identificeres fra de justerede retentionstider (Boks 3, side 7). Figur 3: Opbygning af en gaskromatograf: Kolonnen er et (1.5 m) langt og (6 mm) tyndt Curør fyldt med et porøst materiale, der er overtrukket med en væskefilm og anbragt i en (175 o C) varm ovn. Gennem kolonnen ledes en konstant strøm af bæregas (Helium). Flowet måles i ml gas pr. minut. Prøven (2 μl væske) indføres ved hjælp af en injektionssprøjte. Kanylen stikkes gennem en membran, der lukker sig tæt, når kanylen trækkes ud. Prøven fordamper straks og føres med bæregassen gennem kolonnen og forbi detektoren. Det er her en varmetrådsdetektor, der måler ændringer i varmeledningsevnen af den gas, der kommer ud af kolonnen. Optagelse af kromatogrammer for referencekulbrinter Der optages gaskromatogrammer for de fire referencekulbrinter (Figur 4) på den upolære kolonne som bruges til bestemmelsen af den justerede retentionstid (t R '). Se detaljerede instrukser under Måling ved brug af gaskromatograf og Boks 3 (side 7). Referencekulbrinterne er opløst i heptan og der vil derfor også ses et heptansignal. p-xylen mesitylen duren naphtalene CH 3 CH 3 H 3 C CH 3 H C CH 3 H CH C CH 3 Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi heptan (opløsningsmiddel) Side 4 af 8 manan.dk 20

21 Figure 4: Reference kulbrinter Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 5 af 8 manan.dk 21

22 Analyse af den udleverede ukendte blanding Optag to gaskromatogrammer (dobbeltbestemmelse) og identificer kulbrinterne ud fra de justerede retentionstiderne. Kulbrintetoppenes arealer bestemmes som højde W ½ (trekanttilnærmelsen). Med god tilnærmelse er arealerne proportionale med vægtmængden af kulbrinterne. Beregn vægtbrøkerne af de forskellige kulbrinter i den afleverede prøve efter formlen: Areal Vægtbrøk 1 = 1 Areal 1 Areal 2... Areal n Summen af alle vægtbrøker er altså 1. Beregn vægtbrøkerne fra de to kromatogrammer og de midlede vægtbrøker for alle komponenter i blandingen. Head Space analyse Man kan ikke altid foretage en gaskromatografisk analyse ved injektion af prøven direkte ind i gaskromatografen. Injicerer man fx en blødprøve med henblik på identifikation af flygtige metabolitter (fx alkohol, til identifikation af spritbilister), opnår man en forurening og ødelæggelse af kolonnen. Flygtige stoffer i et ikke-flygtigt miljø kan analyseres ved den såkaldte head space teknik. Prøven opvarmes i et lukket glas, hvorved luften over prøven mættes med de flygtige komponenter. Der udtages derefter en gasprøve fra glasset, og denne prøve injiceres i gaskromatografen. Den udleverede prøve består af opvarmet paraffin tilsat en af de fire reference kulbrinter i en glasflaske med korkprop. En 2 ml engangssprøjte med engangsnål anvendes til udtagning af 2 ml prøve gennem korkproppen HUSK AT DET ER EN GASPRØVE PARAFFINEN MÅ IKKE KOMME MED!!! Ved injektion skal stemplet presses hårdt ned for at modstå bæregassens tryk. Kulbrinten i paraffinen identificeres ud fra den justerede retentionstid. Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 6 af 8 manan.dk 22

23 Måling ved brug af gaskromatograf Målebetingelser for Gaskromatograf MICROLAB MLGC82-12 med kolonner Silicon DC200 (upolær) og Carbowax 20M (polær) er følgende: 1. Temperatur: 175 o C 2. Flow: 60 ml/min. Indstilles ved brug af et flowmeter, når arbejdstemperatur er nået. 3. Skriverens nul: 2 cm fra venstre kant. 4. Skriverens hastighed: 60 mm/min. Noter værdien på papiret. 5. Skriverens spændingsområde: 2 mv/cm. 6. Attenuatorindstilling: 4 Injektionssprøjten er en 10 μl injektionssprøjte. Sprøjten skal behandles med forsigtighed, og man skal især undgå at bøje kanylen. Stemplet må ikke trækkes helt ud. Der skal injiceres 8 μl luft + 2μl af prøven. Injiceringsproceduren vil blive demonstreret af læreren. Sprøjten skylles flere gange med heptan før injektion. Det er meget varmt ved injektionsmembran, så pas på ikke at brænde fingrene! Til Head space prøve bruges en 2 ml engangssprøjte Optagelse af et kromatogram 1. Start papirfremføring 2. Sænk pennen, injicer en prøve og vip samtidig polaritetsomskrifteren (markeret med +/-). Derved giver skriveren et spjæt, og injektionstidspunktet er markeret. 3. Skriveren giver et udslag for hvert stof, der passerer gennem kolonnen samt et udslag for den injicerede luft. 4. Hæv pennen. 5. Stands papirfremføringen. 6. Er toppene for små eller for store, ændres måleområdet og kromatogrammet optages igen. 7. Rens injektionssprøjten. 8. Relevante oplysninger noteres på kromatogrammet, før det rives af. Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 7 af 8 manan.dk 23

24 Boks 3: Analyse af gaskromatogrammer Vi skal nu se på et gaskromatogram, der viser koncentration af stof der passerer detektoren som tiden går: Skriveren er startet på det tidspunkt prøven blev injiceret. Efter 0,69 min kommer der en lille top. Den skyldes luft, som bevidst er blevet injiceret sammen med prøven. Luft bliver ikke holdt tilbage af den stationære fase, og de 0,69 min er derfor den kortest mulige tid noget stof kan komme gennem kolonnen på. De 0,69 min er betegnet t D : dødtiden. Efter 2,69 min kommer der en top, svarende til det injicerede rene stof. t R betegnes retentionstiden. Hvis det pågældende stof ikke var blevet holdt tilbage af den stationære fase, så var det - som luften - kommet gennem kolonnen på 0,69 min. De ekstra 2,69 0,69 = 2,00 min har stoffet tilbragt opløst i den stationære fase og betegnes den justerede retentionstid, t ' R : t ' R =t R t D = 2, min=2,00min Retentionstiden er karakteristisk for et givet stof, og det kan benyttes til identifikation af et stof i en prøve. Men retentionstiden afhænger voldsomt af de betingelser hvorunder kromatogrammet er optaget, så to retentionstider kan kun sammenlignes når to kromatogrammer er målt under identiske betingelser. På udskriften vil tiderne (i minutter) ikke direkte fremgå, men skal beregnes udfra signalets afstand fra 0 (i milimeter) divideret med skriverens hastighed (i milimeter pr. minut). Bemærk, at for de prøver som er opløst i heptan vil der ses et tydeligt signal fra heptan ganske kort tid efter signalet for luft. Pas på ikke at forveksle dette signal med luftsignalet eller signalet for jeres opløste stof. Tyndtlagskromatografi og gaskromatografi Side 8 af 8 manan.dk 24

25 Ionbytningschromatografi Adskillelse af jern(iii), cobalt(ii) og nikkel(ii) Introduktion. Jern(III), cobalt(ii) og nikkel(ii) danner i sure chloridholdige medier chlorokomplekser med dannelseskonstanter, der falder fra jern(iii) til cobalt(ii) til nikkel(ii). I stærkt chloridholdige opløsninger danner jern(iii) og cobalt(ii) således de anioniske forbindelser, [FeCl 4 ], der er gul og [CoCl 4 ] 2, der er blå. I modsætning hertil optræder nikkel(ii) som positivt ladet, formentlig som en blanding af [Ni(OH 2 ) 6 ] 2+ og [Ni(OH 2 ) 5 Cl] +. Denne forskel i kompleksdannelse kan anvendes til adskillelse af de tre metaller ved ionbytningschromatografi. I stærk saltsyre kan jern(iii) og cobalt(ii) således bindes til anionbyttere som ovennævnte anioner, medens nikkel(ii), der ikke danner anioner, kan elueres som kationiske komplekser. Sænkes saltsyrekoncentrationen herefter vil cobalt(ii) kunne elueres som kationiske eller uladede komplekser, der er en blanding af [Co(OH 2 ) 6 ] 2+, [Co(OH 2 ) 5 Cl] + og [Co(OH 2 ) 4 Cl 2 ]. Under disse betingelser vil jern(iii) stadig fastholdes på ionbytteren som anionen [FeCl 4 ]. Sænkes saltsyrekoncentrationen herefter yderligere, vil også jern(iii) blive frigjort fra ionbytteren. Denne øvelse omhandler separation og kvantitativ analyse af cobalt i en udleveret prøve indeholdende jern, cobalt og nikkel. Denne øvelse udføres individuelt. Dog separerer og analyserer de studerende i hold på to den samme prøve, og afleverer én rapport med deres samlede resultater. Separation. Den anvendte anionbytter er frenstillet af polystyren funktionaliseret med kvaternære ammoniumgrupper. Ionbytteren, opslemmet i 0,1 M saltsyre, er anbragt i et glasrør med et tværsnitsareal på 1 cm 2 og i en højde på 8-10 cm. Før den chromatografiske adskillelse af de tre metaller lader man 20 ml 9 M saltsyre løbe gennem ionbyttersøjlen. Det bemærkes, at udløb fra søjlen stopper, netop når væskeoverfladen er i niveau med ionbyttermaterialets overkant. Omkring 1 g af den udleverede analyseopløsning afvejes nøjagtigt, og fortyndes med 3-4 ml 12 M saltsyre. Den resulterende opløsning anbringes dråbevis på ionbyttersøjlen med en kapillarpipette. Skyl vejeglasset et par gange med nogle få dråber 9 M saltsyre for at få al analyseopløsning anbragt på ionbyteren. Der elueres nu med 9 M saltsyre, omkring ml, til en prøve for nikkel(ii) er negativ, se nedenfor. Bemærk eluatets svagt lysegrønne farve. Når al nikkel(ii) er elueret udskiftes bægerglasset til eluatopsamling med en 100 ml målekolbe. Der elueres herefter med 4,5 M saltsyre. Man vil nu se cobalt(ii) bevæge sig som et 2-3 cm bredt blåt bånd gennem søjlen. Når al cobalt(ii) er elueret fra ionbytteren erstattes målekolben igen med et rent bægerglas til opsamling af jern(iii). Elueringsvæsken ændres herefter til 0,1 M saltsyre, og der elueres til eluatet er farveløst, og en prøve for jern(iii) er negativ, se nedenfor. Ionbytningschromatografi Side 1 af 2 manan.dk 25

26 Analyse. De tre separerede opløsninger kan i princippet analyseres på mange måder. Her anvendes atomabsorption; men kun til analyse af cobaltopløsningen. Nikkel- og jernopløsningerne kan analyseres på samme måde; men da princip og databehandling er helt identisk udføres disse analyser ikke. Den fysiske baggrund for denne analysemetode er beskrever i vejledningen ti KVANTITATIV ANALYSE på side 26. Den separerede cobaltopløsning bør indeholde omkring 8 mg cobalt. En analyseopløsning til cobaltanalyse skal ideelt indeholde 6-10 mg Co/l. En sådan opløsning fremstilles ved: Fortynd cobalteluatet med vand til 100 ml i målekolben. Husk at sørge for, at eluatet, der tungere end vand, blandes godt med det tilsatte vand. Afpipeter 10,00 ml af denne opløsning i en 100,0 ml målekolbe. Tilsæt 5 ml 0,3 M kaliumchlorid. Fortynd til 100 ml i målekolben med vand. Husk igen at blande cobaltopløsningen godt med det tilsatte vand. Den således fremstillede opløsning vil blive analyseret ved atomabsorption under medvirken af en laborant eller laboratorietekniker. Analyseresultaterne behandles som beskrevet i vejledningen til KVANTITATIV ANALYSE på side Den yderligere databehandling fremgår af afleveringsskemaet. Prøve for nikkel(ii). 1 dråbe eluat tilsættes 12 M ammoniak til basisk reaktion. Til denne opløsning sættes 1-2 dråber dimethylglyoximopløsning. Et rødt bundfald viser tilstedeværelse af nikkel(ii). NB: Afprøv først reaktionen på en dråbe 0,1 M nikkel(ii)sulfat. Prøve for jern(iii). 1 dråbe eluat blandes med 1 dråbe kaliumhexacyanoferrat(ii). Et blåt bundfald viser tilstedeværelse af jern(iii) NB: Afprøv først reaktionen på en dråbe 0,1 M jern(iii)chlorid. I denne øvelse er demonstreret eksempler på nogle simple forbindelser, der indeholder jern, cobalt og nikkel. Disse tre metaller er imidlertid også essentielle i en række naturligt forekommende forbindelser af afgørende betydning i en mangfoldighed af biologiske sammenhænge. Som blot nogle få eksempler kan nævnes: Jern i myoglobin, der anvendes ved transport og oplagring af dioxygen. Cobalt i coenzym B 12, der medvirker ved en lang række vigtige omdannelser af organiske forbindelser, og Nikkel i urease, der er et enzym som medvirker ved hydrolysen af urinstof. Laboratoriecomputerne er udstyret med et program til visualisering af strukturen af en række metalholdige forbindelser af biologisk relevans. Start programmet ved at dobbeltklikke på ikonet mærket BioMetals. Yderligere anvendelser vil blive demonstreret. Ionbytningschromatografi Side 2 af 2 manan.dk 26

27 Udvalgte grundstoffers kemi i vandig opløsning Fældning Opløsning Syre-baseligevægte Kompleksdannelse Oxidation Reduktion Peter Andersen og Ole Mønsted Kemisk Institut Københavns Universitet 2004 manan.dk 27

28 manan.dk 28

29 Denne udgivelse er en introduktion til nogle grundstoffers kemi i vandig opløsning som beskrevet i bogen "Grundlæggende analytisk kemi & Grundstoffernes kemi i vandig opløsning". Udvalget tager udgangspunkt i ønsket om at illustrere en række almenkemiske fænomener så som fældning, opløsning, syre-baseligevægte, kompleksdannelse, oxidation og reduktion. Det drejer sig primært om reaktioner udført i semimikromålestok for oxoanioner fra gruppe i det periodiske system og for halogeniderne Cl -, Br - og I -. INDHOLDSFORTEGNELSE Laboratorieudstyr og -teknik ved semimikroprøver... 3 B; C; N, P; S; Cl, Br, I; (Li, Na,K)... 9 B C N P S Cl, Br, I Li, Na, K Fast stofprøve manan.dk 29

30 manan.dk 30

31 3 Laboratorieudstyr og -teknik ved semimikroprøver Alle reaktioner og analyser i forbindelse med "Udvalgte grundstoffers kemi i vandig opløsning" udføres i semimikromålestok. Dette er ensbetydende med, at forsøg, som i makromålestok udføres med opløsningsvoluminer på ml, her udføres med voluminer på 1-20 dråber (0,05-1 ml). Ud fra et fagligt synspunkt er makro- og semimikrometoderne lige gode, men den sidste er ressourcebesparende med hensyn til tid, plads og kemikalier. Risikoen for alvorligere laboratorieulykker er minimal, og anlæg til at forhindre forurening overbelastes ikke. Dråbeflasker. Prøveopløsninger og reagensopløsninger opbevares på 10 ml dråbeflasker, som ikke fjernes fra reagensreolerne, hvor de har en fast plads efter et i forvejen fastlagt system. De mest anvendte reagenser findes på reoler ude på laboratoriebordene. De mere sjældent anvendte reagenser findes ligesom prøveopløsningerne på reoler i stinkskabene. Dråbepipetterne, som skrues i efter brug, må ikke forurenes ved kontakt med reagensglas. Dråbestørrelsen er omkr. 0,05 ml, men kan være mindre på grund af flasken eller reagenset (NaOH, konc. svovlsyre). Dråbeflaskerne kan om nødvendigt påfyldes fra de store reagensflasker, som findes på laboratoriet. Sprøjteflaske. Flasken holdes normalt fyldt med ionbyttet vand fra hanen mærket IK over vasken. Flasken benyttes f.eks. ved spuling af pipetter, påfyldning af vand på vandbadet, og hvor tilsætning af relativt store mængder vand under forsøgene er påkrævet. I reagenssættet findes en dråbeflaske med ionbyttet vand. Dråbeflasken benyttes normalt til dosering af vanddråber under forsøgene. Kapillarpipette. En kapillarpipette består af et tilspidset glasrør forsynet med en plastichætte. Den benyttes bl.a. til overførsel af væske fra et glas med et nedcentrifugeret bundfald til et andet glas, til overførsel af væske fra en digel til et reagensglas eller omvendt (dråber hældes aldrig) eller til at dosere dråber med. Hver gang en kapillarpipette har været i brug, skylles den udvendigt med ionbyttet vand fra sprøjteflasken (over den firkantede skål). Derpå renses den indvendigt ved 2-3 gange at suge rent vand op fra et bægerglas med ionbyttet vand og sprøjte det ud igen over bakken. Af og til må pipetten renses gennemgribende, ved at hætten fjernes, og pipetten spules under vandhanen. manan.dk 31

32 4 Reagensglas. Udstyret indeholder to typer glas: almindelige, kraveløse glas, som benyttes til de fleste reaktioner, og glas med krave, som anvendes, når en reaktion skal foregå under tryk i et tilproppet glas. Kraven gør det lettere at fastgøre en korkprop i glassets hals ved hjælp af en træklemme. Inden proppen fjernes efter endt reaktion, er det hensigtsmæssigt at køle reaktionsblandingen på is. Spatler og omrørerpinde. Ved fældning af et bundfald ved hjælp af et fældningsreagens er det vigtigt at sikre god blanding, enten ved omrøring med en omrørerpind eller spatel eller ved at knipse glasset. Fracentrifugerede bundfald, som skal udvaskes eller opløses, må også bringes i god kontakt med vaskevæsken eller opløsningsmidlet ved omhyggelig omrøring. Centrifuge. Ved alle adskillelser af bundfald og opløsning anvendes en centrifuge. Et glas, hvis indhold skal centrifugeres, afbalanceres altid med et andet glas med næsten samme volumen vand. Den normale centrifugeringstid er 30 sekunder, lidt mindre for grovkrystallinske bundfald, lidt mere for finkrystallinske bundfald. Efter centrifugeringen skilles væsken (centrifugatet) altid fra bundfaldet med kapillarpipette. Hvis et bundfald skal benyttes i et videre forløb, udvaskes det normalt med vand eller en opløsning, som forskriften angiver. Udvaskningen foretages for at fjerne uønskede stoffer, som kan interferere med de efterfølgende reaktioner. Udvaskningen foregår på den måde, at bundfaldet røres omhyggeligt op med vaskevæsken, hvorefter denne fjernes efter centrifugering. Processen gentages 1-2 gange, eller til bundfaldet er rent. Et bundfald skal ofte ekstraheres (udtrækkes) med vand eller en nærmere angivet opløsning. Ved ekstraktionen skal visse af bundfaldets bestanddele bringes i opløsning, hvorefter remanensen, d.v.s. den rest, som bliver uopløst tilbage, skal centrifugeres fra. Vandbad. Mange reaktioner eller opløsningsprocesser foregår bedst ved en højere temperatur end stuetemperatur. Alle nødvendige opvarmninger foregår på et vandbad. Vandbadet består af et højt, relativt smalt bægerglas på 100 ml indeholdende ml ionbyttet vand, som holdes konstant opvarmet til lidt under kogepunktet ved hjælp af en mikrobrænder. Vandbadet påfyldes jævnligt nyt vand fra sprøjteflasken, så tørkogning undgås. Et varmt, tørt glas revner, hvis der tilsættes koldt vand. De reagensglas, som skal holdes neddyppet i badet, holdes på plads ved hjælp af træklemmer, som hviler på bægerglassets kant. Mikrobrænderens flamme kan reguleres ved hjælp af en nåleventil på selve brænderen. Ved laboratorietids ophør lukkes gashanen på væggen, og slangen tages af. Infralampe. Det er undertiden nødvendigt at inddampe en opløsning helt eller næsten til tørhed. Væsken overføres til en lille porcelænsdigel ved hjælp af en kapillarpipette. Porcelænsdiglen anbringes under infralampen i stinkskabet. Efter inddampningen flyttes diglen med en pincet (evt. digeltang) ud på en af stinkskabets fliser, hvor den henstår til nedkøling. Varme, oftest rygende digler fjernes aldrig fra stinkskabet, da der ved inddampningen ofte udvikles giftige dampe. Efter en inddampning næsten til tørhed skal inddampningsresten oftest opløses eller ekstraheres (ved god omrøring) med vand eller en opløsning, som forskriften angiver. Dette foregår stadig i stinkskab. Diglens indhold overføres derefter til et reagensglas ved hjælp af en kapillarpipette. manan.dk 32

33 Affaldsbakke. Den firkantede plasticskål fyldes halvt med vand og bruges som samlebakke for brugte reagensglas med indhold. Glas indeholdende pentan-1-ol, eddikesyre og sulfidholdige opløsninger lægges aldrig i bakken, men skylles straks over vaskens afløb med rigeligt vand. Brugt indikatorpapir lægges ikke i bakken, men i en papirkurv. Specielt giftige stoffer som chrom(vi)-, cadmium-, kviksølv-, thallium-, bly- og arsenforbindelser opsamles hver for sig (i f.eks. bægerglas) og derefter i de respektive opsamlingsdunke, som er opstillet i øvelseslaboratoriet. Når det er praktisk eller påkrævet, renses affaldsbakkens indhold af glasudstyr med alm. postevand. Efter rensningen skylles alt udstyr omhyggeligt med ionbyttet vand. Gasanalyseapparat. Apparatets brug er illustreret nedenfor og er nærmere beskrevet under prøver for borat, carbonat og ammoniak. Gennemluftning. Gennemluftning foregår fra tryklufthanerne i stinkskabene. Luftslangen påmonteres et plastrør, og man sørger for, at luftstrømmen ikke er for kraftig. Husk at lukke for luftventilen straks efter brug. Defekt udstyr. Glasudstyr med skår eller revner kasseres straks og lægges i en speciel opsamlingsbeholder. Kapillarpipetter, reagensglas, omrørerpinde og andet standardudstyr kan erstattes fra laboratoriets lager af reserveudstyr. 5 Forslag til opstilling af udstyr ved øvelsespladsen. Fra venstre: Stativ med vandbad, mikrobrænder (må ikke stå på glaspladen), reol med reagenssæt (dråbeflasker), stativ med reagensglas, glasplade, cylinderglas med kapillarpipetter, bægerglas med ionbyttet vand, affaldsbakke. manan.dk 33

34 6 manan.dk 34

35 7 manan.dk 35

36 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf La Ce Pr Nd Pr Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr manan.dk 36

37 9 B; C; N, P; S; Cl, Br, I; (Li, Na, K) Udvalget af grundstoffer drejer sig om ikke-metaller fra gruppe 13-17, også benævnt hovedgruppe. Disse grundstoffer danner alle oxoanioner og de korresponderende syrer. I den udleverede faste analyseblanding, Analyse I, vil de findes som borater, B(OH) - 4 (evt. borsyre, H 3 BO 3, eller polyborater), carbonater, CO 2-3 (evt. HCO - 3 ), nitrater, NO - 3, phosphater, PO 3-4 (evt. HPO 2-4 eller H 2 PO - 4 ) og sulfater, SO 2-4 (evt. HSO - 4 ), d.v.s. i højeste oxidationstrin. Halogenerne vil findes som Cl -, Br - og I -, og nitrogen kan også findes som NH + 4, altså i laveste oxidationstrin. Ammoniumionen har omtrent samme størrelse som kaliumionen, og de to kationer danner ofte isostrukturelle salte. De otte grundstoffer tilhører en gruppe, som er karakteriseret ved, at de enkelte komponenter kan påvises stort set direkte uden forudgående separationer. Til gruppen hører også alkalimetallerne Li +, Na + og K +. De påvises ved flammeemission i den udleverede faste stofprøve. manan.dk 37