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UNTERHALTIGE ERFAHRUNGEN ZU HAUSE
Wie viel Vitamin C steckt in einem Apfel? Chemische Experimente
Unterhaltsame Erlebnisse zu Hause / Chemieexperimente für Kinder Die Antwort auf diese Frage finden Sie im Nachschlagewerk. Aber es geht um den Apfel im Allgemeinen, aber wie viel Vitamin C ist in diesem bestimmten Apfel enthalten, den Sie essen werden? Die Bestimmung von Vitaminen ist eine komplexe Angelegenheit. Aber Vitamin C – Ascorbinsäure – kann zu Hause bestimmt werden. Sie haben sich vielleicht entschieden: Da Vitamin C eine Säure ist, muss seine Menge mithilfe von Alkali bestimmt werden. Es wäre schön... Aber in unserem Fall ist eine solche Analyse nicht geeignet. In Früchten gibt es neben Ascorbinsäure noch viele andere organische Säuren: Zitronensäure, Äpfelsäure, Weinsäure und andere, die alle in einer Neutralisationsreaktion mit Alkali reagieren. Das bedeutet, dass Lauge nicht hilft. Wir machen uns eine charakteristische Eigenschaft der Ascorbinsäure zunutze – die leichte Oxidation. Sie wissen natürlich, dass beim Lagern und Kochen viel Vitamin C verloren geht. Dies liegt daran, dass das Ascorbinsäuremolekül instabil ist, es selbst durch Luftsauerstoff leicht oxidiert wird und sich in eine andere Säure, Dehydroascorbinsäure, umwandelt. das keine Vitamineigenschaften hat. Zur Analyse verwenden wir ein noch stärkeres Oxidationsmittel – Jod. Besorgen wir uns einen Vorrat an Jodlösung bekannter Konzentration. Dazu können Sie eine pharmazeutische alkoholische Jodlösung (Jodtinktur) mit einer Jodkonzentration von 5 %, also 5 g pro 100 ml, einnehmen. Als nächstes bereiten Sie eine Stärkelösung vor: Verdünnen Sie 1 g davon in etwas kaltem Wasser, gießen Sie es in ein Glas kochendes Wasser und kochen Sie es eine weitere Minute lang. Diese Lösung ist für Experimente innerhalb einer Woche geeignet. Jetzt ist alles bereit, das Vitamin zu bestimmen. Aber bevor wir mit der Analyse beginnen, üben wir zunächst die Verwendung von reiner Ascorbinsäure. Nehmen Sie 0,5 g pharmazeutische Ascorbinsäure (ohne Glucose), lösen Sie diese in 500 ml Wasser und nehmen Sie 25 ml der Lösung. Fügen Sie etwa ein halbes Glas Wasser hinzu – die genaue Menge spielt keine Rolle – und weitere 2-3 ml Stärkelösung. Geben Sie nun vorsichtig tropfenweise Jodlösung aus einer pharmazeutischen Pipette hinzu und schütteln Sie dabei ständig den Inhalt (bequemer ist dies in einem Erlenmeyerkolben). Zählen Sie die Tropfen sorgfältig ab und beobachten Sie die Farbe der Lösung. Sobald Jod die gesamte Ascorbinsäure oxidiert, färbt der nächste Tropfen davon, der mit Stärke reagiert, die Lösung blau. Damit ist unser Vorgang – die Titration – abgeschlossen. Doch wie können wir herausfinden, wie viel Jodtinktur wir verwendet haben? Tropfen sind keine Maßeinheiten... In Chemielaboren gibt es spezielle Büretten mit Unterteilungen – sofort in Millilitern. Wir werden eine andere, recht genaue Methode verwenden, die jedoch länger dauern wird. Zählen wir mit derselben Pipette, wie viele Tropfen in einer pharmazeutischen Flasche Jod enthalten sind (normalerweise fasst sie 10 ml). Seien Sie nicht beunruhigt – die ganze Arbeit wird ein paar Minuten dauern. Wenn Sie das Volumen eines Tropfens kennen, können Sie das Volumen der für die Titration von Ascorbinsäure verbrauchten Jodlösung ziemlich genau bestimmen. Und jetzt können Sie anhand der Reaktionsgleichung (wir empfehlen Ihnen, sie selbst zu schreiben) überprüfen, wie viel Ascorbinsäure in der Tablette enthalten war. Oder Sie können das umgekehrte Problem lösen: Wenn Sie die Säuremenge kennen, bestimmen Sie die Konzentration der Jodtinktur – sind es wirklich fünf Prozent? Chemiker nutzen diese einfache Analysemethode häufig zur Bestimmung von Jod und anderen Oxidationsmitteln. Man nennt es Ascorbinometrie. Beginnen wir nun mit der Lösung unserer Hauptaufgabe – der Bestimmung der Menge an Vitamin C. Wir kennen die Konzentration der Jodlösung: 1 ml ihrer 5 %igen Lösung entspricht 35 mg Ascorbinsäure (das ist übrigens genau diese Menge). enthalten in einer Multivitamintablette). Beginnen wir mit Orangen- oder Zitronensaft (frisch gepresst oder aus der Dose). 20 ml Saft abmessen und mit Wasser auf ein Volumen von ca. 100 ml verdünnen. Geben Sie etwas Stärkelösung hinzu und fügen Sie dann wie zuvor tropfenweise Jodlösung hinzu, bis eine stabile blaue Farbe entsteht, die nicht innerhalb von 10-15 s verschwindet. Allerdings ist jetzt deutlich weniger Ascorbinsäure in der Lösung als im Versuch mit der Tablette und auch für die Titration wird weniger Jod verwendet. Bei sehr niedrigem Vitamin-C-Gehalt kann es vorkommen, dass nur 1-2 Tropfen Jodtinktur erforderlich sind; Allerdings wird unsere Analyse natürlich sehr ungefähr sein. Um das Ergebnis genauer zu machen, müssen Sie entweder viel Saft zu sich nehmen oder die Jodtinktur verdünnen. Chemiker (und alle Liebhaber köstlicher Säfte) werden den zweiten Weg bevorzugen. Bei der Analyse von Fruchtsäften ist es zweckmäßig, Jod 40-fach mit Wasser zu verdünnen, wodurch eine 0,125 %ige Lösung entsteht, von der 1 ml 0,875 mg Ascorbinsäure entspricht. Denken Sie daran, dass die Oberflächenspannung von Wasser größer ist als die von Alkohol und die Wassertröpfchen daher viel größer sind. Das bedeutet, dass Sie das Volumen eines Tropfens neu berechnen müssen. Im Schullabor oder im Chemieclub lässt sich die benötigte Jodlösung genauer herstellen: 1 Liter davon sollte 1,27 g Jod enthalten. Da die Löslichkeit von Jod in Wasser bei Raumtemperatur jedoch sehr gering ist (nur 0,3 g/l), müssen Sie der Lösung etwas Kaliumjodid oder Natriumjodid hinzufügen, in dessen Gegenwart sich die Löslichkeit von Jod in Wasser stark verringert erhöht sich. Eines dieser Salze ist sicherlich in der pharmazeutischen Jodlösung enthalten. Kommen wir nun zur Analyse von Äpfeln. Hier stoßen wir auf folgende Schwierigkeit: Äpfel enthalten das Enzym Ascorbinoxidase, in dessen Gegenwart Ascorbinsäure an der Luft schnell oxidiert. Um dies zu verhindern, muss die Analyse in einer sauren Umgebung durchgeführt werden. Schneiden Sie mit einem dünnen Edelstahlmesser eine Probescheibe vom vorher abgewogenen Apfel ab, von der Schale bis zum Kerngehäuse mit Kernen. Vitamin C ist im Apfel ungleichmäßig verteilt und wir wollen nicht nur eine Zone, sondern den Apfel als Ganzes analysieren. Übertragen Sie diese Scheibe in einen Porzellanmörser mit verdünnter Salzsäure und zermahlen Sie sie gründlich mit einem Stößel. Fügen Sie Stärkelösung hinzu und titrieren Sie die Mischung mit verdünnter Jodlösung. Aus der Differenz ermitteln wir die Masse der Probe: Wiegen Sie den Apfel vor der Analyse im Ganzen und dann noch einmal ohne Scheibe. Aber ist unsere Methode korrekt? Schließlich enthält Saft nicht nur Vitamin C, sondern auch andere organische Stoffe, die ebenfalls mit Jod reagieren können (wenn auch langsamer als Ascorbinsäure). Und doch ist die Methode ziemlich genau. Hier sind die Ergebnisse, die mit einer der Bestimmungen erzielt wurden. Aus in der Apotheke gekauften Hagebutten wurde ein Sud aus 25 g Früchten pro 0,5 Liter Wasser zubereitet. Nach der Jodmethode betrug der Gehalt an Vitamin C, berechnet auf Trockenfrüchte, 3,8 % (nach Referenzdaten enthält die Trockenmasse von Hagebutten 4,5 % Vitamin C). Frisch gepresster Orangensaft enthielt 0,05 % Vitamin und in Dosen - 0,075 % (laut Referenzdaten -0,04 %). Wenn wir berücksichtigen, dass der Vitamingehalt in verschiedenen Früchten, auch derselben Sorte, in der Regel schwankt, ist zu erkennen, dass die Methode ein ziemlich vollständiges Bild des Vitamin-C-Gehalts liefert. Sie haben also gelernt, wie Sie Ascorbinsäure schnell und ziemlich genau bestimmen können. Nun eröffnet sich Ihnen ein riesiges Betätigungsfeld. Sie können eine Vielzahl von Früchten und Beeren untersuchen (deren Saft an sich nicht rot ist); Ob der Vitamingehalt sortenabhängig ist, erfahren Sie hier. Denken Sie daran, dass gelöste Ascorbinsäure an der Luft oxidiert; Experimente müssen mit frisch gepresstem Saft durchgeführt werden. Hier finden Sie einige Forschungsthemen. Finden Sie den Gehalt an Ascorbinsäure in frisch gepflückten Früchten und in solchen, die eine Woche, einen Monat oder sechs Monate gelagert wurden. Manchmal heißt es, man könne Obst nicht mit einem Eisenmesser schneiden – das zerstört Vitamin C. Überprüfen Sie, ob dies zutrifft, indem Sie den Saft in eine Eisenschüssel halten. (Übrigens, wenn Sie den Vitamin-C-Gehalt in frischem Saft und Dosensaft vergleichen, bedenken Sie, dass letzterer speziell zugesetzte Ascorbinsäure enthalten kann.) Beobachten Sie abschließend, wie sich der Vitamin-C-Gehalt im Saft verändert, wenn er erhitzt wird und Ziehen Sie Ihre eigenen Schlussfolgerungen aus diesen Experimenten. Autor: Olgin O.M.
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