Udleveringsdato:
HTX 1. år
Lærer: Thorkild
Udarbejdet af: [navn fjernet]
På grund af manglende data, da jeg har været fraværende, har jeg ikke være med til at udarbejde forsøgene. Jacob Kleinstrup og
jeg har skrevet rapport hver for sig, men jeg har lavet udregninger efter hans afmålinger – derfor er der heller ingen ’virkelige’
billeder af forsøgene.
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
2 | Side
KEMIRAPPORT
Fremstilling af ethanol
Formål
Formålet med dette forsøg, er at fremstille ethanol ud fra en gæringsproces af sukker og bagergær.
opløsningen destilleres, og derefter bestemmes mængden af udvundet ethanol, samt at alkoholen vil stige fra
den resterende basis procent på 12. Derefter kan det påvises om der er alkohol i destillatet.
Teori
Disse forsøg omkring gæringsprocessen, destillationsprocessen og bekræftelsen af ethanol, bygger på teorien
om at kunne udvinde ethanol fra en gæringsproces. Gæringsprocessen er hvor sukker, vand og gær, i løbet af
en uges tid gærer, danner ethanol og kuldioxid. Procenten af alkohol kan ikke blive højere end 12, da gæren
ellers vil dø. Reaktionsligning for gæringsprocessen (gær fremmer processen, men indgår ikke i
reaktionsligningen):
C
6
H
12
O
6
(aq) 2C
2
H
5
OH (aq) + 2CO
2
(g)
Sakkarosen medvirker i en hydrolysering, dvs. i en kemisk reaktion/proces, vil molekylerne reagere med vand
og blive opdelt i mindre molekyler. Her omdannes sakkarosen til fruktose og glukose:
C
12
H
22
O
11
(aq) + H
2
O (l) → 2C
6
H
12
O
6
Når gæringsprocessen udføres må der ikke opstå fordampning af kalkvandet, da gæringen stopper hvis der
kommer ilt, O
2
, til blandingen. Når oxygen tilføres blandingen omdannes ethanolen til ethanal, efter en
længere periode (ethanalen kan senere omdannes til eddikesyre). Tilførslen af oxygen vil desuden resultere i
en mindre alkoholprocent, da resultatet ikke længere vil blive 2C
2
H
5
OH + CO2. Reaktionsligningen når der
tilføres ilt, og der udvindes ethanal og vand i stedet:
CH
3
CH
2
OH + ½O
2
→ CH
3
CHO + H
2
O
Når CO
2
skal påvises, bruger man mættet kalkvand, dvs. en mættet opløsning af calciumhydroxid Ca(OH)
2
. Når
CO
2
kommer ud i det mættet kalkvand dannes der tungtopløseligt calciumcarbonat (kalk/ hvidt bundfald)
CaCO
3
:
CO
2
(g) + Ca(OH)
2
(aq) CaCO
3
(s) + H
2
O
Destillation
Når gæropløsning destilleres, er det for at få så rent ethanol som overhovedet muligt, og for at øge
alkoholprocenten. Gærcellerne, i en gæringsproces, dør hvis de kommer over 12 %, men via destillation øges
alkohol procenten.
Da væskerne har forskelligt kogepunkt, og ethanol har et lavere kogepunkt end vand, vil ethanolen fordampe –
derved bliver væskerne skilt ad. Ethanol dampene føres op i et kølerør, hvor dampene fortættes igen, så
ethanolen løber i ud i et bægerglas i væskeform. Desto flere gange destillatet bliver destilleret, desto mere ren
ethanol vil man opnå!
Bekræftelsen af ethanol, kan gøres ved en simpel metode. Destillatet tilføres den lilla væske,
kaliumpermanganat, KMnO
4
, og svovlsyre, H
2
SO
4
, samt noget energi (varme), E. Når denne blanding udsættes
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
3 | Side
Destillation
Destillationsudstyr
Pipetter + Pipettebold
Resultatet fra gæringsprocessen
Lidt pimpesten (imod stødkogning)
En varmekappe (undgås åben ild)
Bægerglas
Termometer
Et lille bægerglas
Reagensglas
1 cm 1M H
2
SO
4
1-2 dråber 0,2 M KMnO
4
Bunsenbrænder
Træklemme-tang
Gæringsproces
150 ml. mættet Ca(OH)
2
10 g. bagergær
50 g. sukker
250 ml. demoraliseret/ionbyttet
vand
Bægerglas
250 ml. Kronisk kolbe + passende
prop m. hul.
Glasrør m. gummislange
Varmeskab (35-40
0
C)
Bekræftelse af ethanol
Bunsenbrænder
Tændstikker
Reagensglas
Træklemme
1M H
2
SO
4
0,2 M KMnO
4
for varmen (vigtigt det ikke er stødkogning) dannes der nye forbindelser. Resultatet bliver mangan(II)Sulfat,
MnSO
4
, Kaliumsulfat, K
2
SO
4
, og Ethanal, CH
3
COH, samt vand, H
2
O. Væsken går fra at være lilla, til at blive en
farveløs væske, og på den måde kan man påvise alkohol i destillatet – dvs. en reducerede mængde OH-
grupper.
Reaktionsligning for bekræftelsen af alkohol i destillatet:
5 CH
3
CH
2
OH + 2 KMnO
4
+ 3 H
2
SO
4
+ E 5 CH
3
COH + 2 MnSO
4
+ 8 H
2
O + K
2
SO
4
Materialer
Sikkerhed
Desuden, når der arbejdes med alkoholer, anbefales det at arbejde i stinkskab, da alkoholer er brandfarlige.
Her arbejdes der med ethanol, som er en brandfarlig alkohol. Dette er også grundlaget for at vi bruger en
varmekappe til at opvarme opløsningen med, da der så undgås åben ild.
Mættet kalkvand er basisk, og derfor er det vigtigt at det ikke kommer i øjnene. Hvis det kommer i øjnene så
skyld hurtigt øjnene i masser af vand – brug evt. en ”øjenvasker” der hænger i kemilaboratoriet.
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
4 | Side
Metode og Forsøgsopstilling
Som basis regel, skal alt udstyr, mht. bægerglas, kolber og anvendte ’produkter’ som sukker, gær, vand mv.
vejes af før, under og efter forsøget – skaf hellere for mange oplysning, end for lidt!
Gæringsprocessen
Her dannes en basis alkohol – 12 %:
Sukker, bagergær og det demoraliserede vand afvejes og hældes i
en kronisk kolbe – rækkefølgen er vilkårlig.
Vær opmærksom på at alt gæren er opløst, ellers opnås der ikke så
ligeså godt resultat.
Kolben lukkes med en passende prop, der er forbundet med et
glasrør, med en gummislange i. Den eneste vej ud af kolben er nu
gennem glasrøret, med gummislangen.
Det mættede Ca(OH)
2
hældes i et bægerglas.
Gummislangen fra kolben placeres i bægerglasset. Røret skal være
under Ca(OH)
2
’s væskelinje, da man derved kan se om der fremkommer bundfald eller ej, pga. dannet
CO
2
– beskrevet i teoridelen..
Opstillingen skal nu stå i varmeskabet på 35-40
0
C, i en uges tid.
Destilleringsprocessen
Forsøgsopstillingen opstilles.
Bestem rumfanget af gæringsvæsken i ml
- Her var det 341 ml.
50 ml. af den gærede opløsning udtages via
pipette med pipettebold, til destillation.
Bægerglasset afvejes, og den gærede opløsning
kommes i bægerglasset.
Pimpesten tilsættes blandingen.
Termometeret placeres lige ud for knækket på
glasrøret(se figuren), da det er dampens
temperatur vi vil måle.
Forsøget startes – varmekappen tændes og
afkølingen af vand fra en koldvandhane startes
(afkølingen gør at dampene fortættes igen og
drypper ned i bægeret).
Temperaturen holdes på 80
0
C – da ethanols kogepunkt
ligger på 78,4
0
C
Når kogepunktet kommer op på 100
0
C, er alt
ethanol fordampet, og det er nu vand der fordamper – forsøget stoppes!
Bekræftelse af ethanol
Reagensglasset flydes med en tredjedel destillat (destillatet fra
destilleringsprocessen).
Ca. 1 cm 1M H
2
SO
4
tilsættes, samt 1-2 dråber 0,2M KMnO
4
.
Blanding opvarmes over bunsenbrænder – undgå stødkogning, bevæg
reagensglasset vha. en træklemme.
Når væskeblandingen skifter farve fra violet til farveløs, er alkoholen påvist.
Opstillingen af forsøget
Opstillingen af forsøget
Opstillingen af forsøget
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
5 | Side
Resultater og beregninger
Enhed
Målt værdi
250 ml. kolbe (uden indhold)
45,58 gram
Destillat
5 ml (præcis)
Kolben + destillat
50,19 gram
For at finde massefylden (densiteten) af det fremstillede ethanol, trækkes først vægten af kolben (uden
indhold) fra vægten af kolben med destillatet:
(50,19 – 45,58) gram = 4,61 gram
Derefter findes massefylden, ved hjælp af den matematiske regel, hvor 1 ml er det samme som 1 cm
3
. Det hele
sættes ind i et formel og massefylden bliver nu:
Massefylde = masse / rumfang
4,61g / 5 cm
3
= 0,92
Ud fra beregningerne kan vi se at destillatets massefylde (densitet) ligger på 0,92. Via den skematiske oversigt
(se bilag 1) over sammenhængen mellem densiteten af en vand/ethanol blanding og ethanolens masse i
procent, kan det aflæses at der er opnået en masse på 45 %.
I den sidste del, omkring bekræftelse af ethanol, fik vi også bekræftet vha. svovlsyre, kaliumpermanganat og
varme, at der var alkohol i destillatet.
Diskussion og Fejlkilder
Igennem forsøgene spiller der forskellige faktorer ind der påvirker forsøgsresultaterne. Men til slutprodukt,
blev der opnået en nogenlunde højt alkohol procent. Generelt er der forskellige ting man skal forholde sig til
igennem udarbejdelsen af et forsøg, så som at der kan undlades raster når produkterne flyttes rundt i kolberne
mv. Igennem disse forsøg var det primært disse ting:
Da ethanol og vand har kogepunkter der ligger så tæt på hinanden, er det svært at udvinde rent ethanol via
vores forsøg. Ethanols kogepunkt ligger på 78,4
0
C og vands på 100
0
C, vil derved vil destillatet indeholde en
blanding af både ethanol og vand, hvor størstedelen dog er ethanol (da det har lavest kogepunkt). Hvis man
gentog en destillation på destillatet ville indholdet af ethanol i det nye destillat stige (som skrevet i teorien).
Under gæringsprocessen er det desuden vigtigt at der ikke tilføres ilt til eksperimentet, da reaktionsligninger
vil udforme sig på en helt anden måde. Gæringen vil hæmmes og dette resultere i en mindre alkohol procent
(som beskrevet i teoridelen).
Den tidsperiode gæringen finder sted, spiller også ind, og om gæret er helt udrørt i gæringsblandingen, samt at
alt sukkeret ikke er blevet omdannet til ethanol. Sidst men ikke mindst, kan der have været unøjagtige
afvejninger.
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
6 | Side
Konklusion
Den form af destillation vi har brugt i dette forsøg, er blevet brugt siden oldtiden, til at fremstille drikkevarer
med højere alkoholprocent. F.eks. har arkæologiske udgravninger i det nordvestlige Pakistan bevist at
destillation af alkohol var kendt siden 500 f.kr.
Metoden er ikke den mest effektive, da der skal arbejdes i større blandingsforhold, hvis man vil opnå et større
alkohols resultat. Derudover kan udstyret også forbedres, men når man tænker over at dette er et alm.
skoleforsøg, er det alligevel et flot resultat. Via den her destillationsmetode kan man bedre se ind i
virkelighedens verden mht. at danne og destillere sig frem til ethanol.
Sidst men ikke mindst, er det også en god måde at få afprøve det vi har lært i timerne!
[navn fjernet] af ethanol D.
UCH – 1.B Kemirapport
7 | Side
Bilag 1
Beregning og resultat
En skematisk oversigt, for sammenhængen imellem densiteten/ethanol blanding og ethanolens masse i
procent.
Densitet
Masse %
0,99823
0
0,99275
3,0
0,98938
5,0
0,98478
8,0
0,98187
10,0
0,97514
15,0
0,96997
20,0
0,96168
25,0
0,95382
30,0
0,94494
35,0
0,93518
40,0
0,92472
45,0
0,91384
50,0
0,89113
60,0