Praktische opdracht Scheikunde Bocassan

Transcriptie

1 Praktische opdracht Scheikunde Bocassan Praktische-opdracht door een scholier 6e klas vwo 1468 woorden 10 jaar geleden 6,1 16 keer beoordeeld Vak Scheikunde Inhoud Inleiding Onderzoeksvraag Theorie Benodigdheden Werkwijze Resultaten Conclusie Discussie Bronnen Logboek Inleiding Dit is al weer de laatste praktische opdracht voor Scheikunde op de middelbare school. Na veel dingen theoretisch te hebben bekeken is het natuurlijk altijd leuk om dingen daadwerkelijk te gaan onderzoeken. Ons laatste P.O. was daarom ook een vrije opdracht, waarin we zelf een onderzoek mochten opzetten of eentje van een bestaande lijst mochten uitkiezen. In eerste instantie vonden wij het leuk om iets bijzonders te doen, we dachten aan DNA-onderzoek van een lijk of te onderzoeken hoe een moord is gepleegd. Helaas kwamen wij er niet achter hoe we dit goed konden opzetten voor een scheikunde onderzoek en begon de tijd te dringen. Vandaar dat wij voor de vakantie hebben gekozen om een bestaand onderzoek te nemen: het bepalen van massapercentage natriumperoxoboraat in bocasan. Uiteindelijk vonden wij het leuk om te doen, al verliep het aan het begin niet helemaal vlekkeloos. Maar gelukkig is alles goed afgelopen. Onderzoeksvraag Tijdens dit P.O. zijn wij opzoek gegaan na het antwoord op de volgende vraag: Wat is het massapercentage natriumperoxoboraat in bocasan? Theorie Bocasan is een poeder dat opgelost in water wordt gebruikt voor ontsmetting van de mond en het gebit. De werkzame stof in Bocasan is natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8. Dit natriumzout lost goed op in water en wordt daarbij omgezet in waterstof peroxide en natriummetaboraat. H4B2O8²- (aq) à 2H2O2 (aq) + 2BO2- (aq) Pagina 1 van 5

2 Bij het oplossen van het poeder in water treedt gasontwikkeling op. Het gevormde gas blijkt koolstofdioxide te zijn. Dit komt door de aanwezigheid van een carbonaat in het poeder. Bij aanzuren van de oplossing neemt de gasontwikkeling toe. Het natriumperoxoboraat-gehalte kan bepaald worden door het gevormde waterstofperoxide in zuur milieu te laten reageren met kaliumjodide: H2O2 + 2H+ +2e- à 2H2O Vervolgens titreren we het jood met een natriumthiosulfaat-oplossing: I2 + 2e- à 2I- I2 + S2O3²- à 2I- + S4O6²- We hebben hier dus te maken met een indirecte titratie. Een indirecte titratie wilt zeggen dat je niet direct kunt titreren maar eerste een hulpstof nodig hebt. De ene stof wordt dan omgezet inde andere, die je vervolgens wel kunt gaan titreren. Je moet dan dus wel weten hoeveel hulpstof je hebt gebruikt. Bij onze proef is Jood de hulpstof, eerst wordt Jodium omgezet in Jood, door een redoxreactie en vervolgens gaan we titreren met het ontstane Jood. Benodigdheden - Stofjes en oplossingen - 0,45 gram Bocasan - gedestilleerd water - 30 ml 2 M zwavelzuur - 30 ml 0,5 M Kaliumjodide-oplossing - 0,3 M Natriumthiosulfaat-oplossing - Zetmeeloplossing Materiaal - 3 erlenmeyers van 100 ml - Buret - 2 Pipetten van 10 ml - Ballonnetjes voor te pipetteren - 2 bekerglazen om uit pipetteren - maatbekers van 30 ml en 50 ml - 2 erlemeyers om Kaliumjodide en Natriumthiosulfaat in te maken - Weegschaal - Handschoenen Werkwijze 1. Je begint met het maken van de benodigde oplossingen! Voor het maken van de 0,5 M kaliumjodide-oplossing reken je eerst terug naar mol en vervolgens naar massa. Je wilt 0,5 L kaliumjodide-oplossing maken, dus 0,5 M x 0,5 L = 0,25 mol kaliumjodide. Om van mol naar massa te gaan, moet je mol vermenigvuldigen met Molecuulmassa. 0,25 mol x 166,0 Mm (van kaliumjodide) = 41,5 gram. Vervolgens weeg je de kaliumjodide af, en voeg je dit in een met gedestilleerd water voor gespoelde erlenmeyer. Pagina 2 van 5

3 Hierna spoel je een maatcilinder om met gedestilleerd water en vul je de cilinder met 0,5 L water. Hierna zwenk je de erlenmeyer goed, zodat de stof goed en gelijkmatig oplost in het water. Op dezelfde manier hebben we de Natriumthiosulfaat-oplossing gemaakt. Je maakt wederom een oplossing van een halve liter (0,5 L) met de molariteit van 0,3. Dus 0,3 M x 0,5 L = 0,15 mol, de molecuulmassa van Na2S2O3 5H2O is 248,21. 0,15 mol x 248,21 Mm = 37,23 gram Na2S2O3 5H2O. 2. Weeg 0,15 g Bocasan nauwkeurig af en breng dit in een erlenmeyer waarin zich 15 ml gedestilleerd water bevindt. Maak meteen een tweede en derde erlenmeyer klaar voor een duplobepaling. Wacht tot het poeder in de erlenmeyers is opgelost. 3. Vervolgens spoel je de twee pipetten voor met gedestilleerd water. Daarna spoel je maatbekers af met gedestilleerd water, ééntje spoel je daarna om met zwavelzuur, de andere met kaliumjodide, draag trouwens handschoenen als je met zwavelzuur werkt, de oplossing is namelijk met zijn 2 M erg zuur. Voeg in elke erlenmeyer toe: - 10 ml 2 M zwavelzuur, - 10 ml kaliumjodide-oplossing van minstens 0,3M (bij berekeningen) Laat de erlenmeyers ongeveer 10 minuten staan, zodat alle waterstofperoxide kan reageren. 4. Titreer de oplossingen in de erlenmeyers met een natriumthiosulfaat-oplossing 0,3M (bij berekeningen). Voeg, als de kleur van de oplossing geel is geworden, enkele druppels zetmeeloplossing toe. Titreer tot de oplossing kleurloos wordt. Resultaten Voor ons experiment hebben wij 3 duplo bepalingen gedaan, de gegevens hiervan staan hieronder weergegeven: Titratie 1 Titratie 2 Titratie 3 Eind 7,69 14,49 22,16 Begin 0,22 7,69 14,49 Totaal 7,47 6,82 7,67 We nemen voor het uitwerken van de resultaten alleen de 1e en 3e titratie mee in de berekeningen, omdat het verschil tussen de 1e en 2e titratie veel groter is dan 0,20 ml. Conclusie Onze hoofdvraag tijdens dit experiment was: Wat is het massapercentage natriumperoxoboraat in bocasan? Doormiddel van de volgende drie reactie hebben wij het antwoord op deze vraag gevonden: 1. Door water toe te voegen aan het bocasan poeder: H4B2O8²- (aq) à 2H2O2 (aq) + 2BO²- 2. De redoxreactie tussen de aangezuurde Bocasanoplossing en kaliumjodide. H2O2 + 2H+ +2e- à 2H2O 3. Door het ontstane Jood te titreren met Natriumthiosulfaat: I2 + 2e- à 2I- I2 + 2S2O3²- à 2I- + S4O6²- Door de titratie kwamen we achter de volume van het thiosulfaat, Gemiddeld hadden wij tijdens onze titraties 7,57 Pagina 3 van 5

4 ml thiosulfaat nodig. De thiosulfaat had een molariteit van 0,3 mol/l, wat hetzelfde is als 0,3 mmol/ml. Hiermee kunnen we het volgende berekenen: [Na2S2O3] = 0,3 mmol/ml M = mmol/ml Aantal mol = M ml = 0,3 7,57 = 2,27 mmol (Om het te verduidelijken geven we de reactievergelijkingen even nummers en de stofjes die we noemen in onze berekeningen krijgen kleurtjes) 1. H4B2O8²- (aq) à 2H2O2 (aq) + 2BO²- 2. H2O2 + 2H+ +2e- à 2H2O 3. I2 + 2e- à 2I- I2 + 2S2O3²- à 2I- + S4O6²- Wat we nu dus hebben uitgerekend is het aantal mol S2O3²- (zie reactievergelijking 3), wat neerkomt op 2,27 mmol. De verhouding tussen I2 en 2S2O3²- is één staat tot twee. Dus er was 1,135 mmol I2. De I2 is ontstaan door waterstofperoxide met waterstof te laten reageren (zie tweede reactievergelijking). Er was dus ook 1,135 mmol H2O2 bij de tweede reactie aanwezig. Omdat in de eerste reactie (reactievergelijking 1) net zoveel mmol H2O2 aanwezig was, omdat we hier alles aan toe hebben gevoegd, is de verhouding dus niet 1:2 maar 1:1, tenslotte verandert de hoeveelheid H2O2 niet. Dus er was 1,135 mmol aanwezig. Dat betekent dat er dus 0,5675 mmol H4B2O8²- aanwezig was. Nu we weten hoeveel er aanwezig was in onze oplossingen, kunnen we terug gaan rekenen naar de massa. Er zat dus 0,5675 mmol in de oplossingen. Mol x Molecuulmassa = gram. Dus 0,5675 x 10-3 x 199,632 (Mm Na2H4B2O8) = 0, gram. Er zat dus in elke maatbeker 0,11 gram Na2H4B2O8. Terwijl 0,15 gram bocasan hadden toegevoegd, dus: (0, /0,15)x100 = 75,52744 % à 76 % Het massapercentage natriumperoxoboraat in bocasan is dus 76% Toen wij begonnen aan ons experiment, hadden wij het idee dat bocasan alleen maar uit Na2H4B2O8 zou bestaan. Nu na het experiment hebben wij gezien dat slechts 76% van dit middel daadwerkelijk uit Na2H4B2O8 bestaat. Discussie Niet nauwkeurig afwegen van de stofjes Te lang laten staan van de bocasan oplossing met water (wat gebeurde er dan ook al weer?) Logboek Datum / Aantal uur / Taak / 10 min / Onderwerp uitzoeken / 10 min / Afspraak maken / 30 min / Werkplan opstellen / 30 min / Voorbereiden practicum / 30 min / Voorbereiden practicum / 10 min / Practicum bespreken / 120 min / Practicum / 90 min / Verslag Pagina 4 van 5

5 / 180 min / Verslag Pagina 5 van 5