[SK] fosforzuurgehalte in cola
 

Voor mijn scheikunde po moet ik het fosforzuurgehalte in coca-cola berekenen. Eerst hebben we een proef gedaan waarbij we natronloog titreerden in cola (waar de koolzuur al uit was). Daaruit bleek dat we zo'n 50 (ml) natronloog nodig hadden.

Toen ben ik gaan rekenen:

25 (ml) cola
50 (ml) 0,02 M OH ˉ

Tijdens de titratie vinden er drie reacties plaats:
1e: H3PO4 + OH ˉ --> H2O + H2PO4 ˉ
2e: H2PO4ˉ + OH ˉ --> H2O + HPO4 2ˉ
3e: HPO42ˉ + OH ˉ --> H2O + PO4 3ˉ

De totaalreactie wordt dan:
H3PO4 + 3 OH ˉ --> 3 H2O + PO43ˉ

Molverhouding: 1 : 3 : 3 : 1
Dus je hebt 3 (mol) OH ˉ nodig om 1 (mol) H3PO4 te laten reageren.

0,050 (L) * 0,02 M = 0,001 (mol) OH ˉ
0,001 (mol) / 3 = 0,00033 (mol) H3PO4 à 0,00033 (mol) / 25 (ml)
0,00033 * 4 = 0,00132 (mol) / 100 (ml)
0,00132 (mol) * 98,00 = 0,12936 (g) / 100 (ml)
0,12936 (g) * 1000 = 129,36 (mg) / 100 (ml)


Het antwoord wordt bij mij dus 129,36 (mg) / 100 (ml). Maar op de site van coca-cola staat dat er ongeveer 17 (mg) / 100 (ml) in zit! Bovendien mag er volgens de wet maar maximaal 70 gram in 100 ml zitten.
Waarschijnlijk doe ik iets fout met de berekening, maar ik zie niet wat. Kan iemand mij misschien helpen?

uitgaande van jouw gegevens kom ik ook op 129 mg uit.
Weet je zeker dat de molariteit van je natronloog klopt?

Ja, de molariteit van de natronloog was gegeven als 0,02.

kan het misschien zijn dat er nog ander zuur in cola zit dan alleen fosforzuur?

Ja, er zit ook koolzuur in. Maar voordat we gingen titreren hadden we de cola al gekookt, zodat de koolzuur uit de cola verdween. Tenminste, dat was de bedoeling.. Zou het dan soms kunnen zijn dat er nog koolzuur in de cola zat en dat dat de titratie verstoorde?

mja, ik denk dat de koolzuur er dan wel uit is. Hoe lang heb je het gekookt? Misschien is er veel water verdampt, waardoor er relatief meer zuur in zit? (dit is ook maar een wilde gok)

Aan het koolzuur ligt het niet, dat verdwijnt quasi allemaal door te koken. Een mogelijke fout is dat je met het oorspronkelijk volume van de genomen cola rekent, terwijl er bij het koken een deel water verdampt is.

Bij dergelijke proeven moet je na het koken normaal terug met zuiver water aanvullen tot het oorspronkelijk volume en daarvan een staal titreren, dan maak je hiertegen al geen fouten.

Fosforzuur splitst in water in 3 stappen:
eerste stap: H₃PO₄(aq) + H₂O(l) <-> H₃O⁺(aq) + H₂PO₄^-(aq)
met K_z=6,9*10^-3
tweede stap: H₂PO₄^-(aq) + H₂O(l) <-> H₃O⁺(aq) + HPO₄^2-(aq) met K_z=6,2*10^-8
derde stap: HPO₄^2-(aq) + H₂O(l) <-> H₃O⁺(aq) + PO₄^3-(aq)
met K_z=4,8*10^-13.
Ga uit van een molariteit van 10^-x fosfaationen. Dit geeft:
4,8*10^-13=10^-2*x/[HPO₄^2-], dus [HPO₄^2-]=10^-2*x/4,8*10^-13=10^13-2*x/4,8. Invullen van [HPO₄^2-] in de formule voor K_z=6,2*10^-8 levert dan:
6,2*10^-8=10^26-4*x/(2,3*10¹*[H₂PO₄^-]), dus [H₂PO₄^-]=10^26-4*x/(1,4*10^-7)=10^33-4*x/1,4. Invullen van [H₂PO₄^-] in de formule voor K_z=6,9*10^-3 levert dan: 6,9*10^-3=10^66-8*x/(1,96*[H₃PO₄]),
dus [H₃PO₄]=10^66-8*x/(1,96*6,9*10^-3)=10^68-8*x/1,4.
Nu geldt: [H₂PO₄^-]=[H₃O⁺]=4*10^-2/3=10^33-4*x/1,4,
dus 10^33-4*x=5,6*10^-2/3, dus 33-4*x=-2+log(5,6/3)=-1,73, dus x=34,73/4, dus [H₃PO₄]=10^-1,46/1,4 mol/l=0,02 mol/l=0,02*98 g/l=1,96 g/l.

:eek: :eek: :eek:

heel snel uitgerekend:

V * M * a = V * M * a

--> 25 * x * 3 = 50 * 0,02 * 1

--> x = 1/75 M

dat met dat koken heeft niks te maken met je uiteindelijke berekening:

als je kookt verandert het aantal mol fosforzuur niet dus het aantal mol fosforzuur wat je vindt uit de titratie mag je gewoon delen door 25 mL cola.

kortom: de concentratie fosforzuur = 1/75 M

--> dat betekent dus dat in 100 ml zich (1/75) * 97,994 * 100 = 130,7 mg fosforzuur bevindt.

het gehalte fosforzuur is dan 131 mg / 100 mL

er zou misschien een verdunningsfout zijn opgetreden en dat de molariteit van je loog dus lager was dan er gegeven is. Je moet daarom altijd je loog stellen met oxaalzuur.

Dat koken kan wel iets veranderen hoor: stel ze koken een hoeveelheid en nemen daar nadien 25 ml van om te titreren, dan maak je wel indien je aanneemt dat de concentratie fosforzuur in die 25 ml hetzelfde is als in de cola. De genomen 25 ml is immers meer geconcentreerd aan fosforzuur.

Het hangt er dus vanaf of ze 25 ml cola hebben genomen en die gekookt en getitreerd of dat ze cola hebben genomen, gekookt en daarvan 25 ml getitreerd en dat heb ik nergens duidelijk kunnen lezen...

Dat koken kan wel iets veranderen hoor: stel ze koken een hoeveelheid en nemen daar nadien 25 ml van om te titreren, dan maak je wel indien je aanneemt dat de concentratie fosforzuur in die 25 ml hetzelfde is als in de cola. De genomen 25 ml is immers meer geconcentreerd aan fosforzuur.

Het hangt er dus vanaf of ze 25 ml cola hebben genomen en die gekookt en getitreerd of dat ze cola hebben genomen, gekookt en daarvan 25 ml getitreerd en dat heb ik nergens duidelijk kunnen lezen...

We hebben eerst 100 (ml) cola gekookt en daar 25 (ml) van genomen voor de titratie.
Wat ik trouwens fout had gedaan, was dat er geen 50 (ml) OH- bij ging, maar 28 (ml). Bij die hoeveelheid vond namelijk de derde reactie plaats.

De berekening wordt dan:

0,028 (L) * 0,02 M = 5,6 * 10-4 (mol) OH ˉ
5,6 * 10-4 (mol) / 3 = 1,9 * 10-4 (mol) H3PO4 --> 1,9 * 10-4 (mol) / 25 (ml)
1,9 * 10-4 * 4 = 7,5 * 10-4 (mol) / 100 (ml)
7,5 * 10-4 (mol) * 98,00 = 0,073 (g) / 100 (ml)
0,073 (g) * 1000 = 73,17 (mg) / 100 (ml)

Komt al meer in de buurt, maar nog steeds duidelijk te veel. Maar het is dus waarschijnlijk dat de molariteit van de natronloog niet klopte?

Ja.
Tenzij,
je de cola dus eerst hebt gekookt, en daarna 25 ml hebt genomen. In dat geval is, zoals al eerder gezegd, de concentratie in die 25 ml hoger dan in gewone ongekookte cola. Al denk ik niet dat dat zó veel verschil geeft. Dus ik hou het op het natronloog.

Nee, het verschil kan niet enkel van het koken komen, want dan hebben ze van hun 100 ml zowat 80 ml verdampt en dat lijkt me wat veel.

0,02 M NaOH-oplossing is wel heel zwak voor een titratie --> meestal gebruik ik iets van 1,0 M

hoi,
ik ben met dezelfde opdracht bezig voor scheikunde, maar ik moest eerst een calciumhydroxide-oplossing toevoegen aan de cola en daarna titreren met zoutzuur. Weet iemand misschien waarom dit moet?

Je weet wel precies hoeveel calciumhydroxide je toevoegt, neem ik aan.

Calciumhydroxide is basisch, dus het reageert met het fosforzuur (eventueel ook met koolzuur). Je voegt waarschijnlijk een overmaat toe, dus alle zuur reageert weg. Je hebt dan nog OH over, dus een basische oplossing. Die titreer je met zoutzuur. Je weet dan hoeveel OH er nog over is, dus ook hoeveel er is weggereageerd. Dus weet je hoeveel H3O er in zat.

Dat denk ik, maar het lijkt me vrij onlogisch, aangezien het alleen maar onhandig en onnauwkeuriger is.

Kan het niet zo zijn dat OH- (uit de calciumhydroxide) reageert met de H3O+ uit de fosforzuur --> zodat er H2O en PO4 ontstaat.

Daarna laat je de PO4 reageren met de H3O+ (uit de zoutzuur) en omdat H3O+ een sterker zuur is dan fosforzuur zal de reactie en het einde ervan beter te volgen zijn?

de overgebleven OH- kun je terugtitreren met HCl waardoor je berekening minder complex wordt en 2 twee sterke zuren/basen hebt.

je moet het aantal toegevoegde base nemen bij je eerste pHsprong dan is namelijk net alle H3PO4 omgezet in H2PO3-

Ik denk niet dat je na 14 jaar nog een reactie krijgt

De posters bestaan nog allemaal maar het is algemeen bekend dat je cola geen 14 jr. kunt laten koken.