Module analytische chemie

Module analytische chemie
Bepaling sulfiet in wijn
groep : 2CC
Christof Adyns
Dave Manhaeghe
Niels Huygelier
Bepaling sulfiet in wijn
1
INHOUD
I. Vergelijking verschillende normen .................................................................................... 3
II. SOP .................................................................................................................................. 3
II.1. Inleiding ...................................................................................................................... 3
II.1.1.
Doel .................................................................................................................... 3
II.1.2.
Toepassingsbebied ........................................................................................... 3
II.1.3.
Principe .............................................................................................................. 4
II.1.4.
Doelgroep .......................................................................................................... 4
II.1.5.
Hygiëne en veiligheid ........................................................................................ 4
II.2. Reagentia en benodigdheden.................................................................................... 5
II.2.1.
Materialen .......................................................................................................... 5
II.2.2.
Reagentia........................................................................................................... 5
II.3. Procedure ................................................................................................................... 5
II.3.1.
Voorbereiding .................................................................................................... 5
II.3.2.
Titerstelling Na2S2O3 t.o.v. KBrO3 ..................................................................... 7
II.3.3.
Titerstelling I2 t.o.v. Na2S2O3 ............................................................................. 7
II.3.4.
Bepaling vrije SO2.............................................................................................. 8
II.3.5.
Bepaling totale SO2 ........................................................................................... 8
II.4. Berekeningen en formules ......................................................................................... 8
III. Beschrijving uitgevoerde testen ...................................................................................... 9
III.1. Planning van de labo’s .............................................................................................. 9
III.3. Verloop van de resultaten ....................................................................................... 11
III.4. Methode valideren .................................................................................................. 11
IV. BRONNEN .................................................................................................................... 12
Bepaling sulfiet in wijn
2
I. VERGELIJKING VERSCHILLENDE NORMEN
Er werden twee methoden bekomen ter bepaling van een sulfietconcentratie in een
vloeistof: de geoptimaliseerde Monier-Williamsmethode (AOAC 990.28) en de
Rippermethode.
De éérste methode werkt met een omzetting van sulfiet naar
zwaveldioxide. Zwaveldioxide wordt via een gas flow van N2-gas
uit oplossing gehaald en tot in een waterstofperoxideoplossing
geleid. Het oxideert er dan tot zwavelzuur. Deze zuuroplossing
kan dan getitreerd worden met natriumhydroxide ter bepaling
van het sulfietgehalte.
Ook bij de Rippermethode wordt het sulfiet eerst omgezet naar
zwaveldioxide, die in oplossing blijft in de vloeistof. Daarna kan
er getitreerd worden met een gestelde I2-oplossing.
Bij vergelijking van de twee methoden biedt de Rippermethode
de meeste voordelen. Het is korter, minder omslachtig en vraagt
geen ingewikkelde opstelling. Er wordt dus best gekozen voor de
Rippermethode.
Figuur 1: Opstelling MonierWilliams methode
II. SOP
II.1. INLEIDING
II.1.1.
DOEL
We passen de Ripper-methode toe waarbij de sulfietconcentratie kwantitatief bepaald
wordt in witte wijn. We onderzoeken zowel de aanwezigheid van totale sulfiet als die van
vrije sulfiet.
II.1.2.
TOEPASSINGSBEBIED
Sulfiet wordt in wijn gebruikt om de fermentatie en oxidatie tegen te houden. Het wordt
ook gebruikt in voedingsindustrie als kleurstof en conserveringsmiddel. Deze
concentraties moeten heel nauwkeurig gecontroleerd worden omdat astmapatiënten en
mensen die allergisch zijn voor aspirine hier heel vatbaar voor zijn.
Bepaling sulfiet in wijn
3
II.1.3
PRINCIPE
Natriumthiosulfaat (Na2S2O3) wordt gesteld met een eerder aangemaakte oplossing van
kaliumbromaat (KBrO3) waarvan de concentratie gekend is. Met de gestelde
natriumthiosulfaatoplossing wordt vervolgens de titer van dijood (I2) gesteld. Daarna wordt
de Ripper-methode toegepast.
De Ripper-methode is gebaseerd op een redoxreactie tussen zwaveldioxide (SO2) en
dijood, de reactie ziet er als volgt uit:
SO2 (aq) + I2 (aq) + 2 H2O → 4 H +(aq) + SO4 2- (aq) + 2 I - (aq)
Sulfiet wordt terug gevonden onder 2 verschijningsvormen. Enerzijds hebben we de vrije
sulfiet die aangezuurd wordt met zwavelzuur (H2SO4) en vervolgens getitreerd wordt met
dijood. Anderzijds is er de totale sulfiet waar eerst natriumhydroxide (NaOH) wordt aan
toegevoegd om complexen af te breken die gebonden sulfiet bevat. Vervolgens wordt ook
dit aangezuurd met zwavelzuur, ter vorming van SO2, en getitreerd met dijood.
II.1.4.
DOELGROEP
Personen die de sulfietconcentratie van wijn of fruitsap willen weten.
II.1.5.
HYGIËNE EN VEILIGHEID

De medewerkers van het laboratorium dragen verplicht een labojas en
veiligheidsbril.

Opletten voor het inademen van dampen daar sommige producten irriterend
kunnen zijn.

Wanneer er gebruik gemaakt wordt van een sterk zuur dient er onder de trekkast
gewerkt te worden.

Alle overblijvende oplossingen en resten worden bij beëindiging van de SOP in
juiste afvalcontainer gebracht. Wanneer de concentratie van de aangemaakte
zuur/base-oplossingen < 5 M mogen deze in de pompbak gedeponeerd worden.

Controleer de apparatuur en het glaswerk steeds op barsten of andere schade.
Bepaling sulfiet in wijn
4
II.2. REAGENTIA EN BENODIGDHEDEN
II.2.1.
MATERIALEN
buret, statief, erlenmeyers (250 ml), maatkolven (500 ml, 300 ml, 100 ml), stoppen,
horlogeglazen, analytische balans, spatel, bunzenbrander, driepikkel, draadnet,
gegradueerde pipet, volpipetten (25 ml), bruine voorraadfles, trechter, zuigpipetje,
maatbekers
II.2.2.
REAGENTIA
NaHCO3 (v), H2SO4 (stockoplossing), NaOH (v), KBrO3 (v), Na2S2O3 (v), KI (v), I2 (v),
zetmeel
II.3. PROCEDURE
II.3.1.
VOORBEREIDING
Elk glaswerk moet vooraf minstens 3 keer gespoeld worden met demiwater (demiwater
komt uit de zwarte kraan). Bij titraties wordt nadien de buret ook nog eens voor gespoeld
met de stof waarmee getitreerd wordt (die zich in de buret bevindt).

Aanmaak van Na2S2O3-oplossing (0,1 N = 0,05 M):
1) Weeg iets van een 3,7228 g Na2S2O3 af in een horlogeglas op de analytische
balans. Plaats het horlogeglas op de balans en doe het deurtje weer toe, zet de
balans op ‘tare’ opdat de massa van het horlogeglas niet meer niet meer in
rekening wordt genomen, voeg de nodige massa toe (doe dit zo nauwkeurig
mogelijk) en sluit het deurtje opnieuw. Wacht tot de balans een vaste waarde heeft
gevonden (dit wordt meestal aangegeven met een bolletje of sterretje linksboven
op het scherm) en noteer de exacte afgewogen massa op 4 cijfers na de komma,
deze waarde gebruik je in de onderstaande formules.
2) Breng deze massa over in een maatkolf van 300 ml. Doe dit m.b.v. een
demiwaterfles en een trechter, spuit met de waterfles op het horlogeglas tot alle
massa zich in de trechter bevindt, doe hetzelfde voor de trechter zodat er geen
massa verloren gaat bij overbrenging in de maatkolf.
3) Los het Na2S2O3 op in een beetje demiwater en voeg hierbij een 0,2 g NaHCO3
aan toe, dit stabiliseert het thiosulfaation.
4) Leng aan tot de maatstreep met demiwater. Dit doe je best eerst met demiwater
van de kraan tot de maatkolf bijna gevuld is, vervolgens leng je aan met de
waterfles tot dat de onderkant van de pupil op de hoogte van de maatstreep is.
Bepaling sulfiet in wijn
5

Aanmaak van I2-oplossing (0,01 N = 0,02 M):
1) Weeg 5 g kaliumjodide (KI) en 3,5 g I2 af op horlogeglazen op een balans op
dezelfde manier als hierboven aangegeven. De massa moet niet nauwkeurig
afgewogen worden.
2) Breng de KI kwantitatief over in een maatkolf van 1 l, los op in een klein beetje
demiwater en voeg dan de I2 hieraan toe.
3) Nadat dit alles opgelost is, aanlengen tot de maatstreep en overbrengen in een
bruine voorraadfles. Voeg nog 250 ml demiwater hieraan toe, om de juiste
eindconcentratie te verkrijgen.

Aanmaak van NaOH-oplossing (1 M):
1) Weeg 20 g NaOH af in een horlogeglas op de balans op dezelfde manier als
hierboven aangegeven.
2) Breng de korrels over in een maatkolf van 500ml met een kleine hoeveelheid
demiwater. De korrels breng je het beste over met een trechter, giet de korrels
voorzichtig in de trechter opdat de trechter niet verstopt. Best de NaOH-korrels
oplossen in een klein beetje demiwater, hoe minder water je hebt toegevoegd, hoe
sneller de korrels oplossen. Opgelet: de maatkolf zal opwarmen tijdens het
oplossen.
3) Leng aan tot de maatstreep wanneer de korrels opgelost zijn.

Aanmaak van H2SO4-oplossing (25 % v/v):
1) Vul een maatkolf van 500 ml met zowat 300 ml demiwater.
2) Pipetteer 125 ml geconcentreerde H2SO4-stockoplossing met een gegradueerde
pipet, en breng dit voorzichtig over in de deels gevulde maatkolf onder constant
roeren.
3) Leng aan tot de maatstreep.

Aanmaak van H2SO4-oplossing (5 M):
1) Vul een maatkolf van 100 ml met ongeveer 60 ml demiwater.
2) Pipetteer 28 ml geconcentreerde H2SO4-stockoplossing met een gegradueerde
pipet, en breng dit voorzichtig over in de deels gevulde maatkolf onder constant
roeren.
3) Leng aan tot de maatstreep.
Bepaling sulfiet in wijn
6

Aanmaak zetmeeloplossing:
1) Weeg een 0,2 g zetmeel af op de balans en breng dit in wat demiwater. Goed
roeren.
2) Breng het zetmeel over in 100 ml kokend demiwater. Laat dit nog 1 minuut verder
inkoken.
3) Laat de oplossing afkoelen.
II.3.2.
TITERSTELLING NA2S2O3 T.O.V. KBRO 3
1) Vul een maatcilinder met 100 ml demiwater.
2) Weeg in een horlogeglas 0,501 g KBrO3 af op een analytische balans.
3) Breng deze massa m.b.v. het demiwater in de maatcilinder over in een
erlenmeyer. De 100 ml demiwater mag overgebracht worden in de erlenmeyer.
4) Breng met een volpipet 10 ml H2SO4 (5 M) over in de erlenmeyer en voeg
vervolgens ongeveer 1 g KI toe.
5) Vul de buret met de aangemaakte Na2S2O3-oplossing (vergeet niet voor te
spoelen).
6) Titreer tot het moment dat er geen blauwe wolkjes meer worden waargenomen
nadat je de zetmeelindicator hebt toegevoegd aan de KBrO3-oplossing. Noteer het
volume.
7) Voer stappen 1) tot en met 6) in totaal drie keer uit.
II.3.3.
TITERSTELLING I2 T.O.V. NA 2 S 2 O 3
1) Pipetteer met een volpipet 25 ml I2-oplossing in een erlenmeyer.
2) Voeg met een volpipet 10 ml H2SO4 (5 M) toe.
3) Vul de buret met de aangemaakte Na2S2O3-oplossing (vergeet niet voor te
spoelen).
4) Titreer tot het moment dat er geen blauwe wolkjes meer worden waargenomen
nadat je de zetmeelindicator hebt toegevoegd aan de I2-oplossing. Noteer het
volume.
5) Voer stappen 1) tot en met 4) in totaal drie keer uit en bereken het gemiddeld
volume.
Bepaling sulfiet in wijn
7
II.3.4.
BEPALING VRIJE SO 2
1) Pipetteer met een gegradueerde pipet 50 ml wijn in een erlenmeyer van 250 ml.
2) Voeg met een volpipet 5 ml 25% zwavelzuuroplossing toe en voeg vervolgens met
een gegradueerde pipet 2,5 ml zetmeeloplossing toe.
3) Vul de buret met 0,01 M I2 (vergeet niet voor te spoelen).
4) Titreer tot een diepblauwe kleur ontstaat die vervolgens minstens 1 minuut blijft
hangen (als deze kleur na 1 minuut opnieuw verdwijnt moet je niet meer verder
titreren).
5) Noteer het volume (als je minder dan 5 ml I2 moet toevoegen, verdun dan de I2
oplossing 10 keer tot een concentratie van 0,001 M).
6) Voer stappen 1) tot en met 5) in totaal zes keer uit en bereken het gemiddeld
volume.
II.3.5.
BEPALING TOTALE SO 2
1) Pipetteer met een gegradueerde pipet 20 ml wijn in een maatkolf van 250 ml.
2) Voeg met een maatcilinder 25 ml 1 M NaOH toe aan de wijn.
3) Schud de fles opdat alles goed gemengd wordt. Plaats een stop op de maatkolf en
laat de oplossing 15 minuten rusten.
4) Voeg met een volpipet 10 ml 25 % zwavelzuuroplossing toe en voeg vervolgens
met een gegradueerde pipet (5 ml) 2,5 ml zetmeeloplossing toe.
5) Titreer tot een diepblauwe kleur ontstaat die vervolgens minstens 1 minuut blijft
bestaan (als deze kleur na 1 minuut opnieuw verdwijnt moet je niet meer verder
titreren).
6) Noteer het volume (als je minder dan 5 ml I2 moet toevoegen, verdun dan de I2oplossing 10 keer tot een concentratie van 0,001M).
7) Voer stappen 1) tot en met 6) in totaal zes keer uit en bereken het gemiddeld
volume.
II.4. BEREKENINGEN EN FORMULES

Om de titerconcentratie te bepalen van natriumthiosulfaat wordt deze formule
gebruikt:
c(Na2S2O3) =
mol/l
Voer dit uit voor de drie afzonderlijke titraties en beschouw dan de gemiddelde
concentratie als de titerconcentratie.
Bepaling sulfiet in wijn
8

De titer van dijood wordt a.d.h.v. volgende formule berekent:
c(I2)
mol/l
Voer dit uit voor de drie afzonderlijke titraties en beschouw dan de gemiddelde
concentratie als de titerconcentratie.

De vije sulfiet concentratie wordt op volgende manier bepaald:
concentratie vrije sulfiet = 11,252 * A
met: A = volume toegevoegde I2 bij 3.2 (l)

Om de totale sulfiet concentratie te berekenen wordt volgende formule toegepast:
concentratie totale sulfiet = 11,252 * B
met: B = volume toegevoegde I2 bij 3.3 (l)
III. BESCHRIJVING UITGEVOERDE TESTEN
III.1. PLANNING VAN DE LABO’S
Taak
Tijdstip Verantwoordelijke
Aanlevering
Normen opzoeken en
beste methode
selecteren
labo 1
Christof, Dave en
Niels
beschrijving gekozen
methode
Aanmaken planning
Inventarisatie +
Materialen reserveren
Uitrekenen
hoeveelheden
Aanmaken I2 (0,01 N)
labo 2
labo 2
Niels
Dave
labo 2
Christof
labo 2
Niels
Aanmaken NaOH (1 M)
labo 2
Dave
Aanmaken H2SO4
(25% v/v)
labo 2
Christof
Aanmaken H2SO4 (5 M)
labo 2
Dave
excel bestand
lijst met
benodigdheden
lijst met benodigde
hoeveelheden
stof bewaard in
juiste
omstandigheden
stof bewaard in
juiste
omstandigheden
stof bewaard in
juiste
omstandigheden
stof bewaard in
Bepaling sulfiet in wijn
9
juiste
omstandigheden
stof bewaard in
juiste
omstandigheden
zetmeeloplossing
verschillende
oplossingen
Aanmaken Na2S2O3
(0,1 N)
labo 2
Christof
Zetmeel aanmaken
Aanmaken
verschillende
concentraties
Titer H2SO4 (25% v/v)
stellen
Titer NaOH stellen
Titer H2SO4 (5 M)
stellen
Verschillende
concentraties uittesten 1
Zetmeel aanmaken
Titer H2S2O3 stellen
Titer I2 stellen
Determinatie van vrije
SO2
Determinatie van totale
SO2
Verschillende
concentraties uittesten
2
Zetmeel aanmaken
Verschillende kleine
concentraties uittesten
Aanmaken
verschillende
concentraties
Determinatie van vrije
SO2
Determinatie van totale
SO2
Powerpoint presentatie
Rapport: normen,
protocol, aanmaak
stoffen
Rapport: beschrijving
testen
Rapport: bespreking
resultaten
labo 3
labo 3
Christof
Niels
labo 3
Dave
berekeningen
labo 3
labo 3
Niels
Christof
berekeningen
berekeningen
labo 3
Dave
ijkcurve
labo 4
labo 4
labo 4
labo 4
Christof
Niels
Dave
Niels
zetmeeloplossing
berekeningen
berekeningen
berekeningen
labo 4
Dave
berekeningen
labo 4
Christof
ijkcurve
labo 5
labo 5
Christof
Christof
zetmeeloplossing
ondergrens ijkcurve
labo 5
Niels
verschillende
oplossingen
labo 5
Dave
berekeningen
labo 5
Dave
berekeningen
labo 6
labo 6
Dave
Christof
labo 6
Niels
powerpoint
inleiding rapport +
SOP aanmaak
stoffen
SOP
labo 6
Dave
Bepaling sulfiet in wijn
grafieken en tabellen
in rapport
10
III.3. VERLOOP VAN DE RESULTATEN
Nadat alle titers waren gesteld en alle oplossingen waren aangemaakt, werd de ijkcurve
opgesteld. Het vooropgestelde meetbereik was 100 tot en met 450 mg/l. Deze waarden
werden gekozen op basis van een artikel van testaankoop*. We namen de waarden iets
groter om een eventuele additiereactie niet uit te sluiten, uiteindelijk zou blijken dat we
hier geen tijd voor hadden. Tot hier verliep alles goed, maar eenmaal de titraties van de
vrije en de totale sulfietconcentratie van de wijn werden uitgevoerd, bleek dat er minder
dan 5 ml dijood moest worden toegevoegd. Dit was te weinig om over een aanvaardbare
titratie te kunnen spreken. Daarom werd de dijood tien maal verdund, zodat er meer dan 5
ml titrans moest worden toegedruppeld. Maar het probleem was nog niet opgelost. De
bekomen volumes waren nu wel aanvaardbaar, maar de waarden van de ijkcurve lagen
veel hoger dan de waarden bekomen tijdens deze titraties. Het was dus niet mogelijk om
de concentratie sulfiet af te lezen op de ijkcurve. Daarom werden nog 3 meetpunten
bepaald, namelijk: 10, 30 en 60 mg/l. Zo konden de bekomen waarden toch nog worden
afgelezen.
Daarnaast werden nogal grote standaarddeviaties bekomen bij de toegevoegde volumes
tijdens de titratie van de vrije en de totale sulfietconcentratie in wijn. Dit wijst erop dat de
titraties werden uitgevoerd met een matige herhaalbaarheid. Dit kwam omdat het moeilijk
was om het omslagpunt te bepalen. Er moest immers worden getitreerd tot een
diepblauwe kleur, maar de kleur moest gedurende 1 minuut blijven. Het was dus moeilijk
om steeds dezelfde kleur te verkrijgen, en na ongeveer 5 minuten werd terug de
oorspronkelijke kleur waargenomen. Hierdoor werd een 2s% bekomen van respectievelijk
26,8 en 18,8%. Deze waarden zijn ongeveer dubbel zo groot als de maximum toegelaten
2s% voor een goede meting.
Een laatste probleem hadden we doordat we de titraties van de vrije en de totale
sulfietconcentratie spreidden over twee lessen. Hierdoor werden afwijkende waarden
bekomen over de twee weken, waardoor mede een te grote 2s% werd bekomen.
III.4. METHODE VALIDEREN
Sulfiet is geen eenvoudige stof om te bepalen. Desondanks is de Ripper methode
makkelijk hanteerbaar en steunt ze op een eenvoudige redoxreactie. Ondanks het relatief
moeilijk te bepalen omslagpunt is dit een behoorlijk effectieve methode om de
sulfietconcentratie in witte wijn te bepalen. Zeker als alle metingen op dezelfde dag
zouden plaatsvinden moet het mogelijk zijn om de 2s% een stuk te doen dalen. Omtrent
de juistheid van de methode is weinig te zeggen, daar op de verpakking enkel stond
vermeld dat de wijn sulfiet bevat. We weten wel dat deze vermelding verplicht is voor
wijnen die meer dan 10 mg/l sulfiet bevatten³, wat onze waarden ook aangeven.
Bepaling sulfiet in wijn
11
IV. BRONNEN
* bronverwijzing:
Test Aankoop (2012), Sulfieten (on line)
http://www.test-aankoop.be/voeding/voedselveiligheid/dossier/sulfieten)
Senior Chemistry (2004), Sulfer Dioxide (on line)
http://seniorchem.com/sulfur_dioxide_prac.pdf
AOAC International (2000), AOAC Official Method 990.28: Sulfites in Foods (on line)
http://www.gzspgy.net/uploads/AOAC990.28%20%20Sulfites%20in%20Foods%20%E9%
A3%9F
Bepaling sulfiet in wijn
12

Download Report