Kvantitativ Forsæbning af et Fedtstof - Forsøg og rapport i Kemi

Side 1

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

1

Formål

Formålet med dette forsøg er, at kunne bestemme fedtstoffets gennemsnitlige molare masse.

Herefter burde det være muligt at beregne det gennemsnitlige antal c-atomer i R-grupperne.

Teori

Fedtstoffer ses i vores kost og de er uopløselige i vand. De kan inddeles i tre forskellige hovedgrupper, som er:

1) Triglycerider

2) Fosfolipider

3) Steroler

I denne øvelse arbejdes der med vindruekerneolie, som hører ind under triglycerider.

Triglyceriderne består af netop et glycerolmolekyle og tre fedtsyrer. Glycerol er det, som udgør skelettet i triglyceridmolekylet. Skelettet er nærmest formet som et stort E, hvor der til hvert af de tre ben er vedhæftet en fedtsyre, som kan have forskellig længde og opbygning alt efter hvilken fedtsyrer der er tale om. Triglycerid er en oplagringsform for fedt, og det er den form fedtet har i for eksempel planteolie, plantefedt, synligt fedt på kød og fedtdepoter hos os mennesker.

Fedtsyrer, som benyttes til kondensationen, er lange kæder af kulstof-atomer med en syregruppe i den ene ende. Fedtsyrer indeholder et varierende, men normalt lige, antal kulstof-atomer. De korteste fedtsyrer har kun tre kulstofatomer, hvor de længste derimod kan have helt op til 32 kulstofatomer. Dog er den normale omkring de 16-18.

Fedtsyrerne er meget varierende i mætningsgrad, altså i antallet af dobbeltbindinger mellem kulstofatomerne i molekylet.

Hvis en fedtsyre har en enkelt dobbeltbinding betegnes den som monoumættede, som også kaldes enkeltumættet:

Hvis en fedtsyre har flere dobbeltbindinger betegnes den som polyumættet, som også kaldes flerumættet:

Side 2

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

2

Hvis en fedtsyre slet ikke har nogen dobbeltbindinger betegnes den som mættet:

Ved at forsæbe et fedtstof kan man fremstille sæbe. Dette sker ved at et fedtstof under varme reagere med KOH. Triglyceriderne nedbrydes og de bunde carboxylsyrer frigøres som baser.

Fedtsyrernes korresponderende baser er dermed sæbe, så det er derfor denne reaktion kaldes for en forsæbning. Reaktionen forløber således:

Den dannede mængde sæbe kan bestemmes ved titrering med saltsyre (HCl). Idet der ved forsæbningen er tilsat et overskud af KOH, reagere resterne af dette først med saltsyren, da KOH er

en stærkere base end R-COO^{-}. Ved 1. ækvivalenspunkt, som bestemmes med Phenolphthalein, er
alt OH^{-} neutraliseret og yderligere tilsætning af saltsyren vil derefter titrere sæberne.

Reaktionen der forløber, ser således ud:

2. ækvivalenspunkt findes ved at titrere kolbens indhold på samme måde, som ved 1.

ækvivalenspunkt (1. titrering). Denne gang er det med 0,500 M HCl. Kolbens indhold skulle gerne være gul, så ækvivalenspunktet viser sig fra et farveskifte fra rød til gul.

Forskellen mellem volumen af den forbrugte HCl i henholdsvis 1. og 2. ækvivalenspunkt danner grundlaget for beregningen af både den dannedes mængde sæbe og forsæbningstallet.

Et fedtstofs forsæbningstal defineres som massen i mg af KOH, der medgår til at forsæbe fedtsyrer i 1g fedtstof.

Side 3

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

3

Hvis sæben skal anvendes som håndsæbe f.eks., tilsættes der farvestoffer, parfume og konserveringsmiddel. Derefter kommer sæben i den ønskede form.

For at finde frem til stofmængden og den molare masse har jeg anvendt disse to formler:

Apparatur og kemikalie liste

Skitse af opstillingen

Opstilling af da vi titrerede: Opstilling af kolben i varmkappen:

Kemikalier:

Vindruekerneolie

Kaliumhydroxid opløst i ethanol

0,500 M HCl

Phenolphthalein

Apparatur:

Varmekappe

Konisk kolbe, 250 mL

Dråbepipette

Vægt

Kølepære

Forsøgsstativ

Burette i stativ

Tragt

Pipette, 25 mL med sugebold

n = c * v

M = m

n n: stofmængden c: den formelle koncentration v: volumen m: masse i gram

M: Molare masse

Side 4

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

4

Beskrivelse af arbejdsgangen

Vi startede med at finde vores apparatur og kemikalier frem. Da dette var gjort afvejede vi 2,046g vindruekerneolie, og kom det over i en 250 mL konisk kolbe. Herefter brugte vi en pipette til tilsætte 25 mL af en opløsning af KOH i ethanol i. Da dette var gjort satte vi kolben op i stativet og ned i en varmekappe. Vi anbragte en kølepære, hvor det var vigtigt at lade vandet løbe langsomt gennem. Vi lod kolben stå og koge i ca. 20 minutter. I vores ventetid titrerede vi 25 mL af KOH-opløsningen med 0,500 M HCl med phenolphthalein som indikator. Her kom vi kun en enkelt lille dråbe i. Denne titrering markerede vi som titrering 1. Da forsæbningsblandingen havde kogt i ca. 20 minutter, skulle vi til at titrere igen. Denne gang var det kolbens indhold med 0,500 M HCl. Denne markerede vi som titrering 2. Her var det vigtig at slå fast, at ækvivalenspunktet ville have en et farveskifte fra rød til gul. Da dette var gjort, ryddede vi op efter os.

Måleresultater

Masse af fedtstof

(vindruekerneolie) 1. titrering 2. titrering molar masse

Forbrug af 0,500 M HCl

Forbrug af 0,500 M HCl

Gennemsnitlig

2,046g 28,4 mL 13,5 mL 824,003^{g} /

mol

Behandling af måleresultater

De to titrerforbrug er forskellige på grund af fedtstoffets forbrug af KOH.

Her ses der en beregning på hvor stor en stofmængde (n) HCl forskellen udgør:

c = 0,500 M HCl
V = 28,4 – 13,5 = 14,9 mL
n = c * v
= 0,500 * 14,9 * 10^{-3}
= 7,45 * 10^{-3} mol

Da HCl og KOH ifølge reaktionsskemaet HCl + KOH 🡪 H O + KCl reagerer med hinanden 1:1, er

2 stofmængden af HCl lig med stofmængden af det forbrugte KOH. Derimod reagerer fedtstoffet og KOH 1:3, så hvor stor en stofmængde fedtstof er der i den afvejede portion fedtstof?

Side 5

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

5

Stofmængde af fedtstof = Stofmængden af HCl forskellen

3

= 7,45 * 10

-3

3

= 2,483 * 10 mol

-3

Beregning af fedtstoffets gennemsnitlige molare masse:

M = m

n

= 2,046g
2,483 * 10 mol

-3

= 824,003 /

g mol

Beregning af molare masse af dette udsnit af et fedtstofmolekyle:

M(COOCH): 12,01 + (2 * 16,00) + 12,01 + (2 * 1,008) = 58,036^{g} /

2 mol

M(COOCH): 12,01 + (2 * 16,00) + 12,01 + 1,008 = 57,028^{g} /

mol

M(COOCH): 12,01 + (2 * 16,00) + 12,01 + (2 * 1,008) = 58,036^{g} /

2 mol

Molare masse i alt: 58,036 + 57,028 + 58,036 = 173,1^{g} /

mol

                                                   1   2    3
For at finde molare massen for de tre fedtsyrer radikaler, altså R + R + R , anvendes denne molare

masse sammen med den afmålte molare masse for fedtstoffet. Derudover skal den gennemsnitlige molare masse for et enkelt fedtsyrer radikal findes.

Først udregnes molare massen for dem alle tre:

R^{1} + R^{2} + R^{3} = 824,003^{g} / - 173,1^{g} /

mol mol

         g
= 650,903 /
          mol

Side 6

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

6

Herefter findes den gennemsnitlige molare masse for et enkelt fedtsyrer radikal:

= Molare masse for alle tre radikaler

3

= 650,903            /
                      mol

g

3

= 216,968            /
                      mol

g

Den teoretiske gennemsnitlige molare masse for et fedtsyre radikal er:

0,93 * 17 * 14 + 0,07 * 15 * 14 = 236,04^{g} /

mol

Herefter vil jeg udregne procentafvigelsen, for at se hvor godt mit eget resultat er blevet.

                   g          g
% afvigelse = 216,968 / – 236,04 / * 100%
                        g

mol mol

236,04 / mol

= 8,07 %

Umiddelbart har vores forsøg været meget vellykket, da det viser sig at være en forholdsvis lille procent afvigelse vi har fået.

Et fedtsyreradikal består af en lang kæde af carbonatomer med tilhørende hydrogen. Et eks. på en fedtsyreradikals opbygning kunne være:

CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH –

3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Dette radikal tilhører fedtsyren palmitinsyre, som har formlen CH (CH) COOH.

3 2 14

I en fedtsyre kan der opstå en dobbeltbinding, hvilket vil sige, at de også indeholder CH-grupper.

Det er dog ikke alle fedtsyrer der indeholder dette. Alt i alt begår vi altså ikke en særlig stor fejl ved at sige, at der gennemsnitligt er bundet ca. 2 H-atomer til hvert carbonatom. Dette svarer til en

molare masse på 14^{g} /, hvilket kan regnes efter således:

mol

M(CH_{2}) = 12,01 + (2 * 1,008)

    g
= 14 /
      mol

Til at regne det gennemsnitlige antal carbonatomer i fedtsyreradikalerne i det undersøgte fedtstof ud, skal man anvende den eksperimentelt fundne gennemsnitlige molare masse for et enkelt fedtsyreradikal.

% Afvigelse = M - M * 100%

måltværdi tabelværdi

M tabelværdi

Side 7

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

7

Derfor må udregningen lyde således:

       g
216,968 / = 15,5
        mol
     g

14 / mol

Jeg kan derfor konkludere, at der ca. er 15,5 carbonatomer pr. radikal i gennemsnit.

Forsæbningstallet for et fedtstof angiver det antal mg KOH der skal anvendes til forsæbning af 1g fedtstof.

Forsæbningstallet for det undersøgte fedtstof:

n(KOH) = 7,45 * 10^{-3} mol

2,046 g

= 3,64 * 10 /

-3 mol gr. fedt

M(KOH) = 39,10 + 16,00 + 1,008
= 56,108^{g} /

mol

m(KOH) = n * M
= 3,64 * 10 mol * 56,108^{g} /

-3 mol

= 204,23^{mg}^{KOH} /

gr. fedt

                                            mg KOH
Tabelværdien inden for vindruekerneolie er: 176 – 192 /

gr. fedt

Med denne tabelværdi og mit eget forsæbningstal kan jeg konkludere, at mit eget tal ikke ligger helt inde for tabelværdien, hvilket kan skyldes usikkerheder f.eks. ved titreringen. Eller også er det bare ikke blevet forsæbet ordentligt.

Hvis et fedtstof har et stort forsæbningstal har det dermed også et stort forbrug af KOH ved en forsæbning. Et gram af fedtstoffet må derfor udgøres af relativt mange molekyler, hvilket vil sige, at molekylerne er små.

Fejlkilder

Umiddelbart stødte vi ikke på de helt store fejlkilder i vores forsøg. Men fejlkilder kunne være, hvis apparaturet ikke var rent nok eller en for kortvarig kogning af opløsningen, da dette kan resultere i, at forsæbningen ikke bliver helt færdig, hvilket gør at man ville få et for lavt forbrug af KOH i 2.

titrering. Derudover stødte vi på en ukendt fejl ved vores 1. titrering. Hvad der skete vides ikke, da vi brugte de rigtige kemikalier og udførte titreringen korrekt. Så måske noget med renligheden igen.

Side 8

[navn fjernet], 2.x 5. Marts 2008

Kvantitativ forsæbning af et fedtstof

8

Konklusion

Udfra denne øvelse kan jeg konkludere, at jeg har fået fuldendt mit formål med ganske gode resultater. Jeg har fundet frem til at den gennemsnitlige molare masse for fedtstofferne i

                       g
vindruekerneolie er 824,003 / , som er et meget passende tal. Derefter har jeg formået at finde

mol frem til at der gennemsnitlig er ca. 15,5 carbonatomer pr. fedtsyreradikal, hvilket også er et meget pænt tal. Så alt i alt et meget vellykket forsøg.

Dato/underskrift

__________________________________

(5. marts 2008, [navn fjernet])