Rapport om Bestemmelse af Sukkerindholdet i Sodavand

Side 1

Side 1 af 8

Bestemmelse af sukker i dessertvin – polarimetri

Teori:

SpejlbilledeIsomerer er tilfældet, når to molekylder har ens kemisk strukturmen er hinandens spejlbillede. De har altså samme kemiske bindinger og grundstoffer, men har forskellige rumlige opbygninger. Både molekylernes kemiske og fysiske egenskaber er ens, forskellen ligger i at de roterer planpolariseret lys i modsat retning. Hvis vi har en blanding af lige store mængder af spejlbilledeisomerer, har vi det der bliver kaldt en racemisk blanding. Hvad der karaktisere en racemisk blandning, er netop at den ikke roterer polariseret lys. Spejlbilledeisomerer bliver STX 2.g

(set mod lysets retning) får det betegnelsen (+). Spejlbilledmolekylet får modsatte betegnelse nemlig (-).

Glukose kan ringslutte med sig selv. Dermed har vi to nye former af molekylet, en α og β. De to ringsluttede former kan dog omdannes til hinanden, men når de først indbygges i andre molekyler, bindes ringstrukturen i enten α- eller β-form.

Sukker har en større optisk aktivitet end vinsyre. Dette ses tydeligt når vi sender planpolariseret lys gennem en sukker opløsning, vil vi med hjælp af en analysator tydeligt se en drejning af lysets polarisationsplan. (Hvilket også tydeligt ses i resultaterne i følgende forsøg)

Invertsukker drejer polariseringen af lys i modsat retning af fx sucrose som er en blanding af lige dele glukose og fruktose. Invertsukker dannes ved spaltning af sucrose (dette kan ses under STX 2.g

I følgende forsøg, bruger vi det vi kalder et polarmeter(se nedenstående billede). Vi ser at lyskildens (Natriumlyset) elektriske felt svinger i alle retninger vinkelret på selve lysstrålens udbreddelsesretning. Men efter den har passeret gennem det polariserende glas(Polarisatoren), svinger feltet kun i en retning. Men denne retning ændre sig, når lysstrålen passagerer opløsningen af kiralt stof (dette sker i pøverøret), til sidst måles drejningsvinklen med analysatoren.

Side 2

Side 2 af 8

I følgende forsøg forventer vi, at drejningsvinklen af lysets polarisationsretning afhænger lineært af koncentrationen c af det opløste stof. Derved formoder vi, at følgende ligning gør sig gældende:

α =[α]^{25} * l * c

D

c er koncentrationen målt i g/cm^{3}, l er længden på prøverøret i decimeter, 25 angiver selve

opløsningens temperatur, mens D er en betegnelse for natriums gule spektrallinje

Forarbejde:

Data værdier:

                   25
Sucrose’s specifikke [α] : + 66,37° · (g/mL)–1 · dm–1

D

                               25
Glucose’s (ved ligevægt) specifikke [α] : D – form= +52,7° · (g/mL)–1 · dm–1 & L- formen= 51,4°

D

· (g/mL)–1 · dm–1

                                25
Fructose’s (ved ligevægt) spesifikke [α] :-92,4° · (g/mL)–1 · dm–1

D

Fruktose er isomer med glukose som begge har molekyleformelen C H O

6 12 6

Reaktionsskema fra omdannelse fra Sucrose til Glucose og fructose:

C H O + H O 🡪C H O + C H O

12 22 11 2 6 12 6 6 12 6

Side 3

Side 3 af 8

Reaktionsskemaet nedenfor viser strukturformlen for omdannelse af sucrose til α-glucose og β-fructose:

Som nævnt tidligere i teori afsnittet, er karakteristika for invertsukker at det drejer polariseringen af lys i modsat retning af sucrose. Invertsukker er bestående af lige dele glucose og fructose.

Invertsukker kan ”Fremstilles” ved spaltning af Sucrose. Da sucrose består af netop disse 2 sukker arter, men hvor de blot er ”bundet sammen”.

Bud på Invertsukkers specifikke drejning:

Vi kunne i ovenstående se at sucrose har den specifikke drejning +66,37°, den er altså højredrejet,

da det er den positive omløbsretning.

Som også nævnt tidligere er Invertsukker er en blanding af lige store dele glukose og fruktose. Da dette er tilfældet betyder det, at vi skal ligge de to værdier sammen. Da glukose kun findes i naturen som D- form, behøver vi ikke at regne på L – formen. Så derfor lægger vi de 2 tal sammen, hvorefter vi dividere med 2, da invertsukker jo er en blanding af lige store dele glukose og fruktose.

Derfor bliver den specifikke drejning:

52,7°+(-92,4°)/2 = - 19,85° · (g/mL)–1 · dm–1

Invertsukker er altså venstre drejet, da det er den negative omløbningsretning.

Udførsel:

Undersøgelse af sukker opløsninger:

Først fremstillede vi seks standardopløsninger af sucrose der indeholdt 2,0 g/100 mL, 4,0 g/100 mL
op til 10 g/100 mL og en på 12 g/100 mL.

Side 4

Side 4 af 8

Vi var omhyggelige med at søge for, at opløsningerne var homogene og uden luftbobler, når de skulle hældes i polarimeterets prøverør (ellers ville det give meget upræcise resultater).

Prøverøret havde en længde på 2dm.

Herefter tændte vi Polarimeteret. I okularet kunne vi observere en gul skive, når vinklen på analysatoren var sat på nul grader, mens prøverøret var tomt eller fyldt med vand.

Vi indstillede herefter Analysatoren, så der kun kunne ses en gul skrive med samme farveintensitet over det hele (altså uden en mørk stribe i midten) Nu kunne vi så aflæse drejningsvinklen α. (som vi noterede i tabellen, se under afsnittet ”resultater” tabel 1)

Undersøgelse af dessertvin

Efterfølgende brugte vi den samme fremgangsmåde, men denne gang brugte vi dessertvin,i stedet for sukkeropløsninger. Vi noterede også her drejningsvinklen α. (som vi noterede i tabellen, se under afsnittet ”resultater” tabel 2)

Undersøgelse af sodavand

Vi brugte igen samme fremgangsmåde, som i de 2 ovenstående forsøg. Men Forinden et pumpede vi en klar ”farveløs” sodavand fri for opløst carbondioxid. Dette gjorde vi ved hjælp af en sugekolbe som vi tilsluttede en vandluftpumpe (dette gjorde vi for, at få en homogen blanding) Vi noterede ligeledes her drejningsvinklen α. (som vi noterede i tabellen, se under afsnittet ”resultater” tabel 3)

Apparatur fortegnelse:

- polarimeter med indbygget natriumlampe

- målekolbe, 100 mL

- bægerglas, 6 × 150 mL

- evt. sugekolbe og vandluftpumpe

Kemikalier:

- Sucrose

- demineraliseret vand

Side 5

Side 5 af 8

- dessertvin (sukker indhold ifølge varedeklarationen: 13,5g/100mL)
- Svagt farvet sodavand (sukker indhold ifølge varedeklarationen:10g/100mL)

Data og resultater:

Tabel 1. Standartopløsning af Sucrose:

Koncentration 2 4 6 8 10 12

g/ 100 mL

Vinkel α 2,5 4,9 8 10,9 13,25 15,25 grader

For at regne den specifikke drejning ud, skal vi omregne koncentrationen af Sucrose til g/mL i
stedet for g/100mL. Dette er gjort i nedenstående skema:

Koncentration 0,02 0,04 0,06 0,10 0,12

g/mL

I vores forsøg var Rør længden (l) = 2dm

Nu kan vi udregne den specifikke Drejning, ved at bruge formlen fra teori afsnittet:

α =[α]^{25} * l * c ⬄ [α]^{25} = α / (l * c)

D D

- 2,5° / (0,02g/mL * 2dm) = 62,5° · (g/mL)–1 · dm–1
- 4,9° / (0,04g/mL * 2dm) = 61,25° · (g/mL)–1 · dm–1
- 8 °/ (0,06g/mL * 2dm) = 66,67° · (g/mL)–1 · dm–1
- 10,09° / (0,08g/mL * 2dm) = 63,07° · (g/mL)–1 · dm–1
- 13,25° / (0,10g/mL *2dm) = 66,25° · (g/mL)–1 · dm–1
- 15,25° / (0,12g/mL *2dm) =63,54° · (g/mL)–1 · dm–1

Tabel 2. Dessertvin, invertsukker:

Vin Vinkel α grader

-5,9

Side 6

Side 6 af 8

Tabel 3. Sodavand Sucrose:

Sodavand Vinkel α grader

11,9

Efterbehandling:

På nedenstående Koordinatsystem afbildes sammenhørende α og c

Ud fra ovenståendes grafs hældningskoefficient kan vi bestemme den specifikke drejning.

a = (y – y) / (x – x)

2 1 2 1

a = (13,25 –2,5) / (0,1 – 0,02) = 134,375

Dette tal skal vi så dividere med 2, da vi brugte et prøverør på 2dm: 134,38/2 =67,19° · (g/mL)–1 ·

dm–1

                                         25
Tabel værdien for Sucroses specifikke drejning: [α] = + 66,37° · (g/mL)–1 · dm–1

D

Procentafvigelse = ((Målt – tabel)/tabel)*100

Det vil sige, at vi har en procentafvigelse på: ((67,19 – 66,37)/66,37)*100 = 1,24 %

y = 130,58x

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 sukker, vinkel α målt

koncentation af sucrose i g/mL

Serie1

Lineær (Serie1)

Side 7

Side 7 af 8

Med sådan en lille procentafvigelse, kan vi bekræfte, at drejningsvinklen af lysets polarisationsretning afhænger lineært af koncentrationen c af det opløste stof. Det vil sige at

                           25
formlen fra teori afsnittet(α =[α] * l * c) gør jeg gældende.

D

Dessertvin: Jeg vil nu udregne koncentrationen af invertsukker I dessertvinen. Til det skal vi igen bruge formlen fra teori afsnittet:

α =[α]^{25} * l * c ⬄ c = α / ([α]^{25} * l)

D D

c = -5,9° / (-19,85° · (g/mL)–1 · dm–1 * 2dm) = 0,1486g/mL =14,86g/100mL

Ifølge varedeklarationen på dessertvinen er sukker indholdet: 13,5g/100mL

Det vil sige at, vi har en procentafvigelse på:

((14,86g/100mL - 13,5g/100mL)/13,5g/100mL) * 100= 10,07 %

Sodavand: Vi kan også udregne Sukker koncentrationen i sodavanden, da vi nu har fundet sucroses specifikke drejning, nemlig 134. Uover dette målte vi drejningsvinklen til 11,9° (Se

tabellen under data afsnittet) + vi ved at l var 1dm. Så nu er det blot tilbage at sætte disse værdier
ind i den tidligere brugte formel: c = α / ([α]^{25} * l)

D

c = 11,9° / 67,19° · (g/mL)–1 · dm–1 * 2dm = 0,0886g/mL = 8,86g/100mL

Ifølge varedeklarationen på sodavanen er sukker indholdet:10g/100mL

Det vil sige at, vi har en procentafvigelse på:

((10g/100mL – 8,86g/100mL)/10g/100mL) * 100 = 11,4 %

En af grundene til denne afvigelse på 11,4 %, kunne være at vi ikke fik fjernet alt carbonsyren, dette ville resulterer i upræcise resultater, da blandingen ikke har været helt homogen, da vi kom den i prøverøret.

Fejlkilder og måle usikkerhed:

- Det var svært at afmåle sukkeret i første forsøg helt præcist.

- Det kan også have været en måleusikkerhed på polarmetret.

Side 8

Side 8 af 8

- Vi fik muligvis ikke fjernet alt carbonsyren, hvilket ville give upræcise resultater, da blandingen på den måde ikke var homogen.

Konklusion:

Alt i alt, er vores forsøg meget vellykkede da både sukkeropløsningerne(Afvigelse på 1,24 %), sodavanden(Afvigelse på 11,4 %) og dessertvinen(afvigelse på 10,07 %), har en forholdsvis meget ”lille” procentafvigelse.

Denne forholdsvise lille afvigelse på 1,24 % gjorde at vi kunne bekræfte, at drejningsvinklen af lysets polarisationsretning afhænger lineært af koncentrationen c af det opløste stof. Så jeg kan hermed konkludere at forsøgene var vellykkede.