Stanovení kyseliny octové v octu

V současnosti se stále více hovoří o složení potravin a o jejich kvalitě. Toto téma nemine ani žáky základních či středních škol. Proto laboratorní úlohy zaměřené na toto téma mohou žáky zaujmout. Existuje řada zajímavých úloh, mnohé jsou však náročné na přípravu, provedení i zpracování výsledků, a jsou tedy použitelné spíše pro žáky středních škol, a to zejména gymnázií, technických lyceí či odborných škol s rozšířenou výukou chemie. Jednou z úloh, která je proveditelná i se žáky základních škol, je stanovení kyseliny octové v octu titrací.

Stanovení kyseliny octové je zajímavá úloha zejména v tom, že je za určitých zjednodušení proveditelná s málem pomůcek a chemických látek a zvládnou ji i žáci základních škol na straně jedné. Na straně druhé lze tuto laboratorní úlohu aplikovat i ve výuce chemie na střední škole. V jednodušší variantě ji lze použít jako úlohu, při které si žáci zopakují mimo jiné chemické výpočty, či variantě úplné, kde žáci stanovují i titr odměrného roztoku. Ve všech těchto případech se jedná o vizuální titraci. Pro žáky středních škol lze použít i variantu této úlohy, kdy se bod ekvivalence stanovuje potenciometricky.

Aby úloha byla pro žáky atraktivní, je vhodné věnovat nějaký čas tomu, aby žáci např. zjistili, co to ve skutečnosti ocet je, jaké máme druhy octů, jaké je jejich složení. K získání informací mohou využít internet, encyklopedie či etikety konkrétního výrobku.

Tato úloha je atraktivní jak pro žáky, pro které představuje motivační a aktivizační prvek, tak i pro samotné pedagogy, protože příprava před laboratorním cvičením je minimální. V té nejjednodušší variantě (pro ZŠ) je potřeba žákům předem připravit roztok hydroxidu sodného (odměrné činidlo), což je vhodné udělat v době, kdy si žáci staví titrační aparaturu.

Nejméně oblíbená část této úlohy je zpracování výsledků měření. Tady se bohužel ani v případě potenciometrické titrace neobejdeme bez chemických výpočtů. V případě žáků základní školy jim lze připravit „vzorec“, do kterého pouze dosadí naměřené či zadané hodnoty. Zde je pak nutné vedení pedagoga. Na střední škole je nutné zvážit, jaké jsou schopnosti a dovednosti žáků. Ale i zde je možné jim při zpracování výsledků měření pomoci.

Závěrem by jistě neměla chybět diskuze nad výsledky měření a reflexe. Velkou výhodou je, že laboratorní úloha dobře vychází, což je pro žáky motivující.

Úloha vede k rozvíjení zejména matematické gramotnosti. Bez zpracování výsledků měření pomocí chemických výpočtů se neobejdeme při žádné úrovni tohoto stanovení. Nezanedbatelné je také rozvíjení čtenářské gramotnosti, která velmi úzce souvisí s vyhledáváním informací a také s pochopením textu – návodu na laboratorní cvičení. Nedílnou součástí je také gramotnost digitální – práce s informačními zdroji, zpracování práce na počítači nebo práce s tabulkovým editorem při zpracování stanovení potenciometricky.

Stanovení obsahu kyseliny octové v octu:

Nejdříve stanovíme hustotu octu. Do titrační baňky odpipetujeme 25 ml octu a přidáme 5 kapek fenolftaleinu a titrujeme 1M hydroxidem sodným (v 1 litru roztoku je rozpuštěno 40 g NaOH) do trvale růžového zbarvení. Titraci provedeme třikrát. Pro výpočet použijeme průměrnou hodnotu titrace.

Zpracování pro ZŠ:

Základní verze pro SŠ:

Žáci si provedou výpočty sami. Spočítají si navážku hydroxidu sodného potřebnou pro přípravu 1M roztoku hydroxidu sodného (n = c . V, m = n . M). Pro jednu skupinu by mělo stačit 250 ml roztoku NaOH.

Žáci by měli být schopni také zpracovat výsledky měření.

Úplná verze pro SŠ:

1. Příprava 250 ml 0,5M kyseliny sírové.
2. Stanovení titru asi 0,5M kyseliny sírové
   Titr připravené 0,5M kyseliny sírové stanovíme hydrogenuhličitanem sodným. Navážíme s přesností na 0,01 g asi 2,5 g hydrogenuhličitanu sodného, přidáme 30 ml destilované vody a 5 kapek methyloranže. Titrujeme kyselinou sírovou do změny zbarvení. Titraci provedeme třikrát. Pro výpočet použijeme průměrnou hodnotu titrace.
   
   
3. Příprava 250 ml 1M roztoku hydroxidu sodného.
4. Stanovení titru asi 1M NaOH
   Titr asi 1M NaOH stanovíme připravenou kyselinou sírovou. Do titrační baňky odměříme 25 ml 1M hydroxidu sodného NaOH, přidáme 5 kapek methyloranže, titrujeme kyselinou do změny zbarvení. Titraci provedeme třikrát.
   
   
5. Stanovení obsahu kyseliny octové v octu.

Stanovení kyseliny octové v octu potenciometricky:

Při potenciometrickém stanovení proběhne příprava roztoků kyseliny sírové a hydroxidu sodného a stanovení jejich titrů stejně, jako u vizuální titrace.

Stanovení kyseliny octové v octu provedeme tak, že k vzorku octu přidáváme postupně po 0,5 ml 1M hydroxidu sodného v celkovém objemu 50 ml a vždy po přidání NaOH měříme pH.

Grafickým záznamem potenciometrické titrace je titrační křivka. V tabulkovém editoru vyneseme na osu x objem odměrného roztoku, na osu y pH vzorku po přidání odměrného roztoku. Z titrační křivky stanovíme bod ekvivalence. Výpočtem pak stanovíme koncentraci kyseliny octové v octu.

Závěr:

Pro samotnou analýzu je nutné mít dvouhodinový blok. Pokud by nebylo možné zařadit dvouhodinový blok, lze realizovat pouze variantu pro ZŠ a základní variantu pro SŠ, je však nutné, aby vyučující vše předem dobře připravil. Je třeba také vyčlenit čas na diskuzi nad výsledky analýzy.