Formål
Formålet er at bestemme et fedtstofs gennemsnitlige molare masse, det gennemsnitlige antal Catomer i fedtsyreradikalerne og fedtstoffets forsæbnings tal ved hjælp af en kvantitativ forsæbning.
Apparatur: Kogeplade. Konisk kolbe, 250 mL. Dråbepipette. Vægt. Kølepære. Forsøgsstativ. Burette i stativ. Tragt. Pipette, 25 mL, med sugebold. Pimpsten.
Kemikalier: Vindruekerneolie (eller anden spiseolie). Kaliumhydroxid opløst i ethanol. 0,634 M HCl. Phenophtalein. Teori
I denne øvelse analyseres vindruekerneolie (eller en anden spiseolie). Det antages, at olien udelukkende består af triglycerider, dvs. fedtstoffer med følgende opbygning: Radikalerne R1, R2 og R3 kan være ens eller forskellige, og de varierer fra molekyle til molekyle. For umættede fedtstoffers vedkommende indeholder de dobbeltbindinger mellem Carbon atomerne, C=C. Fedtstoffet er altså i virkeligheden en blanding af mange forskellige fedtstoffer. I forsøget starter man med at afveje en portion af fedtstoffet nøjagtigt (ca. 2 g). Der tilsættes 25,0 ml af en ret koncentreret opløsning af KOH i ethanol. Blandingen koges, hvorved fedtstoffet forsæbes; (navnet kommer af, at de dannede carboxylsyre-salte anvendes som sæbe) Kun en del af den tilsatte KOH mængde forbruges til forsæbningsreaktionen, altså anvendes der overskud af KOH. Efter forsæbningen bestemmer man overskuddet af KOH ved syre-base titrering med HCl. Desuden titrerer man en anden 25,0 ml portion af KOH opløsningen for at bestemme, hvor meget KOH der i alt er anvendt til forsøget. Ved at trække de to titrér resultater fra hinanden får man fedtstoffets forbrug af KOH. Via stofmængdeforholdene reaktionsskemaet ovenfor kan man derefter regne sig frem til stofmængden n af fedtstof. Til slut kan fedtstoffets gennemsnitlige molare masse beregnes.

Udførelse af øvelsen
Omkring 2 g vindruekerneolie afvejes med 0,01 grams nøjagtighed direkte ned i en 250 ml konisk kolbe (brug dråbepipette). Med pipette (sugebold) tilsættes 25,0 ml af en opløsning af KOH i ethanol. Desuden tilsættes pimpsten. Kolben spændes op i stativ. Anbring en kølepære i kolben, se Figur 1. Kølevandet skal kun løbe langsomt gennem kølepæren.Kolbens indhold koges sagte i ca. 20 minutter ved opvarmning på kogeplade. Hvis det er vanskeligt at regulere opvarmningen, kan kolben hæves nogle millimeter over kogepladen. I ventetiden titreres 25,0 ml af KOHopløsningen med 0,634 M HCl med phenophtalein som indikator, idet omslaget som sædvanligt bestemmes med én dråbes nøjagtighed. Denne titrering vil vi kalde 1. titrering. Når forsæbningsblandingen har kogt i ca. 20 minutter, titreres kolbens indhold på tilsvarende måde med 0,634 M HCl (2. titrering). Da kolbens indhold formentlig er gult, viser ækvivalenspunktet sig som et farveskifte fra rød til gul. Kolben skal ikke afkøles inden titreringen
Resultater og Efterbehandling:

De to titrerforbrug er forskellige på grund af fedtstoffets forbrug af KOH. Beregn, hvor stor en stofmængde HCl forskellen udgør.
Vi kender koncentrationen af saltsyren HCL, og vi kender volumen af saltsyre ved 1. og 2. titrering. Vi kan starte med at finde forskellen i volumen ved at trække 2. titrering fra 1. titrering.
V_forskel=V_1-V_2=11,2 ml=0.0112 L c=0.634 M
Nu hvor vi kender forskellen i volumen og koncentrationen kan vi finde saltsyrens forskel i stofmængden. Det gør vi ved at bruge disse formler: n_forskel=V_forskel∙c n_forskel=0.0112 L∙0.634 M=0.0071 mol

Da HCl og KOH reagerer 1:1, har vi hermed umiddelbart fedtstoffets forbrug af KOH. Fedtstoffet og KOH reagerer 1:3. Hvor stor en stofmængde fedtstof er der i den afvejede portion fedtstof?
HCl og KOH reagerer 1:1, hvilket vil sige at stofmængden af HCl svarer til stofmængden af KOH. n_HCl=n_KOH KOH og fedtstoffet reagerer 3:1, hvilket vil sige at stofmængden af KOH svarer til tre gange stofmængden af fedtstoffet. n_fedtstof=n_KOH/3 n_fedtstof=(0.0071 mol)/3=0.00237 mol

Beregn fedtstoffets gennemsnitlige molare masse.
For at finde fedtstoffets gennemsnitlige molare masse bruger vi følgende formel:
M_fedtstof=m_fedtstof/n_fedtstof
Vi kender massen af fedtstoffet som er 2.12 g, og vi har beregnet stofmængden af fedtstoffet i sidste opgave.
M_fedtstof=(2.12 g)/(0.00237 mol)=895.649 g/mol

Beregn den molare masse for følgende udsnit af et fedtstofmolekyle: Anvend denne molare masse sammen med den målte molare masse for fedtstoffet til at finde den samlede molare masse for de tre fedtsyreradikaler, dvs. R1+ R2+ R3. Hvad er den gennemsnitlige molare masse for et enkelt fedtsyreradikal?
Hvis man kigger på fedtstofmolekylet kan man se at der er 6 C-atomer, 6 O-atomer og 5 H-atomer. Molare massen af et C-atom er 12 g/mol. Molare massen af et O-atom er 16 g/mol. Til sidst har vi molare massen af et H-atom som er 1 g/mol.
M_(fedtstofmolekyle(udsnit))=(6∙16 g/mol)+(6∙12 g/mol)+(5∙1 g/mol)=173 g/mol
Moalre massen af de tre fedtsyreradikaler R^1+R^2+R^3, er det samme som molare massen udsnittet af et fedtstofmolekyle minus molare massen af hele fedtstofmolekylet.
M_fedtsyreradikaler=M_fedtstofmolekyle-M_(fedtstofmolekyle(udsnit))
M_fedtsyreradikaler=895.649 g/mol-173 g/mol=722.649 g/mol
Det vi har fundet er molare massen for alle tre fedtsyreradikaler, men vi skal finde den gennemsnitlige molare masse. Det vil sige at vi skal divider det med 3.
M_(enkel-fedtsyreradikal)=M_fedtsyreradikaler/3
M_(enkel-fedtsyreradikal)=(722.649 g/mol)/3=240.883 g/mol

Et fedtsyreradikal kan have følgende opbygning: Dette radikal hører fedtsyren palmitinsyre, der har formlen CH3(CH2)14COOH. Nogle fedtsyrer indeholder dobbeltbindinger, dvs. de indeholder også CH-grupper. Vi begår dog ikke nogen stor fejl ved at sige, at et gennemsnits carbon atom er bundet til to Hatomer, dvs. det bidrager med 14 g/mol til den molare masse. Anvend den eksperimentelt fundne gennemsnitlige molare masse for et enkelt fedtsyreradikal til at beregne det gennemsnitlige antal carbonatomer i fedtsyreradikalerne i det undersøgte fedtstof. Kommentér resultatet.
For at finde det gennemsnitlige antal C-atomer i fedtsyreradikalerne tager vi molare massen for et enkelt fedtsyreradikal og divider med 14. antal C-atomer=M_(enkel-fedtsyreradikal)/M_(CH-gruppe) antal C-atomer=(240.883 g/mol)/(14 g/mol)=17.206
Nu skal man huske at ligge en til carbon atom til, fordi at der også er bundet et C-atom i carboxylsyregruppen.
17.206+1=18.206≈18 C-atomer
Et fedtstof har altid et lige antal C-atomer, hvilket er godt efter som at jeg har udregnet at der er 18 C-atomer i fedtstoffet.

Resultatet af en kvantitativ forsæbning af et fedtstof opgives traditionelt som et "forsæbnings tal". Forsæbnings tallet angiver det antal mg KOH, som bruges til forsæbning af 1 g fedtstof. Hvad er forsæbningstallet for det undersøgte fedtstof? Sammenlign resultatet med tabelværdier for forskellige fedtstoffers forsæbnings tal.
For at finde forsæbnings tallet skal jeg bruge KOH’s masse og fedtstoffets masse. Vi kender ikke KOH’s så den skal vi først finde. For at finde KOH’s masse skal vi finde molare massen og stofmængden, som vi har fra opgave 1. Molare massen af KOH finder vi ved at tage molare massen af K, O, H og lig med sammen.
M_(K-atom)=39 g/mol
M_(O-atom)=16 g/mol
M_(H-atom)=1 g/mol
M_KOH=M_(K-atom)+M_(K-atom)+M_(H-atom)
M_KOH=M_(K-atom)+M_(K-atom)+M_(H-atom)=56 g/mol
Nu hvor vi har molare massen kan vi finde KOH’s masse. m_KOH=M_KOH∙n_KOH m_KOH=56 g/mol∙0.0071 mol=0.398 g

Nu kan vi finde forsæbningstallet, og det gør vi ved at bruge denne formel: forsæbningstal=m_KOH/m_fedtstof forsæbningstal=(0.398 g)/(2.12 g)=187.547 (mg KOH)/(1g fedtstof)

Vores beregnet forsæbningstal er 187.547. Nu sammen jeg forsæbningstallet jeg har fundet, med nogle andre oliers tabelværdi. Forsæbningstallet passer fint med vindruekerneolie der har en tabelværdi der ligger på omkring 176-192, og olivenolie som har en tabelværdi på 185-196. Vores forsæbningstal ligger lige præcis uden for tabelværdien for solsikkeolie som ligger på 188-203, men fordi der ikke er særlig stor forskel kan det være pga. nogle fejlkilder.

Antag, at vi har et fedtstof med et forholdsvis stort forsæbnings tal. Består dette fedtstod af relativt store molekyler eller består det af relativt små molekyler?
Hvis et fedtstof har et stort forsæbningstal betyder det at forbruget KOH er stort under forsæbningen. Hvis det er stort må det betyde at der er mange fedtstofmolekyler i et gram fedtstof, hvilket må betyder at fedtstofmolekylerne er små.

Fejlkilder: En af fejlkilderne i dette forsøg kan være hvis man har aflæst noget forkert, og der er en hvis usikkerhed måleinstrumentet.

Konklusion: Vi fik udregnet at fedstoffet har en molare masse på 895.649 M, fedtsyreradikalernes molare masse 240.883 M og at der er 18 C-atomer i hver fedtsyreradikal.
Del 2 Teori

Udførelse af øvelsen

I beregningerne anvendes forskellen mellem de to forbrug af 0,100 M Na2S2O3, idet denne forskel er et udtryk for fedtstoffets forbrug af Br2. Beregn stofmængden af Na2S2O3, som svarer til forskellen.
V_forskel=V_1-V_2=22,5 ml=0.0225 L c=0.1 M
Nu hvor vi kender forskellen i volumen og koncentrationen kan vi finde Na2S2O3’s forskel i stofmængden. Det gør vi ved at bruge disse formler: n_forskel=V_forskel∙c n_forskel=0.0225 L∙0.1 M=0.00225 mol

Hvilken stofmængde I2 svarer til denne mængde Na2S2O3?
Hvilken stofmængde Br2 svarer til denne mængde I2?
Her er reaktionsskemaerne:
Reaktionsskema 1: I_2+2S_2 〖O_3〗^(2-)→2I^-+S_4 〖O_6〗^(2-)
Her kan vi se at forholdet er 1:2 n_I2=n_Na2S2O3/2=0.00113 mol
Reaktionsskema 2: 2I^-+〖Br〗_2→〖 I〗_2+2〖Br〗^-
Her kan vi se at forholdet er 1:1 n_Br2=n_I2=0.00113 mol

Hermed kender vi fedtstoffets forbrug af Br2. Fedtstoffets gennemsnitlige molare masse blev bestemt i øvelsen Forsæbningstal for et fedtstof. Anvend resultatet til at beregne, hvilken stofmængde af fedtstoffet der er brugt her i øvelsen.
Beregn derefter det gennemsnitlige antal dobbeltbindinger i et fedtstofmolekyle.
For at finde stofmængden af fedtstof, skal vi kende molare massen og massen af fedtstoffet. Molare massen var det vi udregnet ved forsæbningen.
M_fedtstof=895.649 g/mol n_fedtstof=m_fedtstof/M_fedtstof n_fedtstof=(0.305 g)/(895.649 g/mol)=0.000341 mol
For at finde antal dobbeltbindinger i fedtstofmolekylet skal man bare divider stofmængden af Br2 med stofmængden af fedtstofmolekyler.
Antal dobbeltbindinger=n_Br2/n_fedtstof
Antal dobbeltbindinger=(0.00113 mol)/(0.000341 mol)=3.30≈3

Kommenter det fundne antal dobbeltbindinger mht. det undersøgte fedtstof. Hvilken ernæringsmæssig betydning har de umættede fedtstoffer?
Fedtstoffet har flere end to dobbeltbindinger, hvilket vil sige at det er et polyumættet fedtstof. Kroppen får det meste af sin energi ved at forbrænde fedtstof. Hver gang der er en dobbeltbinding i fedtstoffet falder smeltepunktet. Det gør at kroppen ikke skal bruge så meget energi når det polyumættede fedtstof skal forbrændes. Skriv strukturformlen for et fedtstof, som har en opbygning, der så vidt muligt er i overensstemmelse med resultaterne fra de to øvelser. Jeg har valgt trioliesyre, fordi der er skal være 18 C-atomer på hvert fedtsyreradikal. Ud over det er der også 3 dobbeltbindinger i fedtsyre mellem to C-atomer. Traditionelt angiver man et fedtstofs grad af umættethed ved at angive dets iodtal. Iodtallet er det antal g iod, som kan adderes til 100 g fedtstof. Anvend det fundne forbrug af Br2 til at beregne iodtallet for det undersøgte fedtstof. Sammenlign resultatet med tabelværdien for forskellige fedtstof.
Først skal vi finde massen af I2’s masse, men så skal vi først finde molare massen.
M_I=127 g/mol
M_I2=2∙127 g/mol=254 g/mol
Nu har vi molare massen og stofmængden, så nu finder vi massen. m_I2=M_I2∙n_I2 m_I2=254 g/mol∙0.00113 mol=0.286g

Nu finder vi iodtallet, ved at bruge denne formel: iodtal=m_I2/m_fedtstof ∙100 iodtal=0.286g/0.305g∙100=93.69 Vores beregnet iodtal er 93.69. Det passer godt med vindrueolie som har en tabelværdi på 94-105, mens det passer knapt så godt på planteolie og olivenolie som har en tabel værdi på 105-126 og 78-88.

Fejlkilder:
En af fejlkilderne i dette forsøg kan være hvis man har aflæst noget forkert, og der er en hvis usikkerhed måleinstrumentet.

Konklusion:
Fedtstoffet vi arbejdede med var trioliesyre ifølge mine beregninger. Vi udregnede også iodtallet til at være 93.69.