Aantonen van Azijnzuur

Aantonen van azijnzuur

Datum: December 2016 - Januari 2017

Inleiding:

Via de website van de Koninklijke Bibliotheek vond ik de downloadbare versie van Rompp’s “Organische chemie in een proefbuis”[1], een leuk experimenteerboek. Op p.51 van dat boek werd een aantoningsreactie van azijnzuur besproken die ik niet kende maar waarbij van kristalvorming onder de microscoop werd gesproken (Zie: Achtergrondinformatie). De aantoningsreactie zelf, een reactie met zilvernitraat kwam me niet zo bekend voor aangezien men tegenwoordig een reactie met Ferrichloride als kwalitatieve aantoningsreactie voor carbonzuren gebruikt. Een leuk startpunt voor wat eenvoudige experimenten met organische zuren.

Materiaal:

Schoonmaakazijn Natronloog oplossing (NaOH, ca. 4% aq) Zilvernitraat oplossing (AgNO₃, 0.05 M aq) Gedemineraliseerd water IIzerchloride oplossing (FeCl₃, ca. 0.5 M aq, geneutraliseerd) pH papiertjes Erlenmeyer 30 ml Reageerbuizen Roerstaaf Benzoëzuur Wijnsteenzuur Citroenzuur Oxaalzuur (Verweringswater) Salicylzuur Natrium acetaat (uit warmhoud pad) Microscoop met camera en cameradapter Objectglaasjes Dekglaasjes Warmhoudplaat Pipet Spiritusbrander Reageerbuisknijper Aansteker Druppelplaat

warmhoudplaatje	microscoop camera

Uitvoering:

Aantonen van azijnzuur Kristallisatie Giet een beetje schoonmaakazijn in de erlenmeyer Voeg onder roeren druppelsgewijs natronloog oplossing toe, meet regelmatig met een pH papiertje, tot de oplossing neutraal is Neem een druppel van deze oplossing in bewerking voor microscopie Ferrichloride reactie Giet enkele ml water in een reageerbuis Voeg enkele druppels Ferrichloride oplossing toe Observeer Giet een beetje geneutraliseerde schoonmaakazijn in een andere reageerbuis Voeg enkele druppels Ferrichloride oplossing toe Observeer Verwarm de buizen tot voorzichtig koken boven de spiritusbrander Observeer
Referentie experiment Kristallisatie Los een spatelpunt natrium acetaat op in een reageerbuis gevuld met enkele ml water en meng goed Neem een druppel van deze oplossing in bewerking voor microscopie Ferrichloride reactie Giet enkele ml water in een reageerbuis Voeg enkele druppels Ferrichloride oplossing toe Observeer Giet een beetje geneutraliseerde schoonmaakazijn in een andere reageerbuis Voeg enkele druppels Ferrichloride oplossing toe Observeer Verwarm de buizen tot voorzichtig koken boven de spiritusbrander Observeer
Alle zuren/zouten op de testplaat Leg enkele korrels zuur/zout in de holte van de test plaat Voeg wat loogoplossing toe Vul een holte met water (blanco) Voeg aan elke holte en duppel ferrichloride toe Observeer
Algemeen: microscopie Leg een druppel oplossing op een objectglaasje Voeg een druppel zilvernitraat oplossing toe Observeer Leg het objectglaasje op de warmhoudplaat en damp voorzichtig wat vloeistof af Plaats voorzichtig een dekglaasje op de kristallen Bekijk onder de microscoop Alle microscoop foto’s zijn met een 4x of 10x objectief gemaakt. Visuele observaties met een 10x Oculair.

Resultaten:

Zilveracetaat – azijnzuur – zonder en met polarisatie (obj. 10x)

Ferrichloride test op geneutraliseerd azijnzuur en een oplossing van natriumacetaat – voor en na verwarming

T.o.v. de Blanco is duidelijke roodkleuring waar te nemen.
Druppelplaat reacties met Ferrichloride

Zout/Zuur & loog & water	Na toevoegen van Ferrichloride en mengen
Op de druppelplaat is te zien dat, met uitzondering van wijnsteenzuur ,alle zuren positief reageren op de Ferrichloride test. Volgens de literatuur had wijnsteenzuur echter ook positief moeten reageren. Ik heb daarom het experiment herhaald met vers wijnsteenzuur en nu is wel een positieve reactie waarneembaar.	Herhaalde test met wijnsteenzuur.
Het reactie product van Ferrichloride met natriumacetaat is Ferriactetaat dat onder de microscoop niet veel structuur zien. Het gevormde neerslag ziet er amorf uit. (obj. 4x)

Discussie:

Ferrichloride reactie
De meest benoemde aantoningsreactie voor acetaten/carbonzuren waarbij een neerslag wordt gevormd is de reactie met ferrichloride (FeCl₃), waarbij zich een rood-bruine kleur vormt [2-5,9,12]. Hoogstwaarschijnlijk volgens onderstaande reactie, waarbij zich een complex vormt: Fe³⁺ (aq) + 3 CH₃COO^–(aq) <=> (CH₃COO)₃Fe (s)
Zilveracetaat
Voor de reactie met zilvernitraat als aantoningsreactie voor Carbonzuren heb ik dieper moeten spitten in de literatuur. In Behrens [9] wordt de reactie specifiek vermeld als een reactie voor het aantonen van carbonzuren. De illustratie die bijgeleverd wordt komt overeen met wat we waargenomen hebben. Er wordt ook nog extra informatie bijgeleverd nl dat men zeshoekige en ruitvormige kristallen gaat die kunnen samengroeien tot stervormige groepen. De hoek bij de ruiten is 73.5 °. De uitdovingshoek van de prisma’s is 8 °. Al met al is er een goede overeenkomst waarneembaar met de kristallen zoals ze getekend staan in de literatuur en zoals we ze onder de microscoop waarnemen (onderstaande foto, obj. 10x).

De kristallen in bovenstaande foto zijn typisch ca. 200 micron in lengte (Bandbreedte : 150 - 350 micron) In het algemeen is er weinig te vinden in de literatuur over zilveracetetaat complexen [6-8], alhoewel de structuurformule wel bekend is [7].
De vraag die ik me eigenlijk stelde is waarom een aantoningsreactie voor organische zuren die in oudere boeken vermeld wordt, vervangen is door de Ferrichloride test. De meest waarschijnlijke reden is dat de test niet helemaal betrouwbaar is. Een aanwijzing daarvoor is te vinden in het artikel van Giroud en Leblond [6]. Ze beschrijven het aantonen van ascorbinezuur (Vitamine C) m.b.v. zilvernitraat in dierlijke cellen. Op het einde van het artikel wordt vermeldt dat onder bepaalde omstandigheden de reactie een vals negatief resultaat geeft. In het artikel van Halsberghe et al [11] worden beide reacties besproken, zowel de Ferrichloride als de zilvernitraat test als een aantoningsreactie voor acetaten. Hierin wordt ook vermeld dat carbonaten met zilvernitraat een wit amorf neerslag vormen dat niet onderscheiden kan worden zilverchloride. Dat probleem lost men dan op door de oplossing aan te zuren maar dan kan men de test niet meer goed gebruiken om acetaat aan te tonen. Zeker bij micro chemische analyses, waar de monsterhoeveelheid zeer beperkt is kan dat een probleem zijn. Uiteindelijk vond ik in een anorganische chemie boek [12], de beste aanwijzingen waarom deze aantoningsreactie niet meer gebruikt wordt. In dat boek wordt vermeld: “AgNO3 Nur in konz. Lsgg. Weisser Nd. Von Ag(CH3COO). Wenig charakteristisch.” Hetgeen ik vertaal als betekenende dat de reactie alleen goed loopt voor geconcentreerd oplossingen en dat ze niet eenduidig is.
Zilveroxalaat
De oxalaat kristallen zijn relatief klein (10x objectief gebruikt)[10]. In beide preparaten zijn de kristallen typisch ca. 30-40 micron in lengte(Bandbreedte: 20-90 micron).
Natriumoxalaat (obj. 10x)	Zilveroxalaat (obj. 10x)

Opmerkingen:

Schoonmaakazijn is de beste keuze voor dit experiment omdat de concentratie azijnzuur in de range 8-15% valt, hoger dan gewone tafelazijn.
Nog geconcentreerder azijnzuur kan men vaak bij een Toko kopen als Azijnzuur essence (80%). • Handwarmers bevatten een oververzadigde verzadigde oplossing van natriumacetaat, hetgeen gebruikt kan worden als referentie in dit experiment.
Natronloog wordt in de bouwmarkt verkocht als gootsteenontstopper.
Citroenzuur wordt vaak gebruikt als ontkalker.
Oxaalzuur kan men in de bouwmarkt kopen onder de naam “ontweringswater”.

Literatuur:

Hermann Rompp; “Organische chemie in een proefbuis”; De Techniek; 1942; p. 51
Fritz Feigl; “Qualitative Analysis by Spot Tests”; Elsevier; 1947;
H. Cerfontain; “Practicum organische chemie”; Wolters-Noordhoff; 1972; ISBN 9001186254; p.138
Frederick, J. Smith, Emlyn Jones; “A Scheme of Qulitative Organic Analyis”; Blackie & Son; 1948 (1957); p. 25.
Arthur I. Vogel; “A Text-book of Practical Organic Chemistry including Qualitative Organic Analysis”; Longmans, Green and Co; 3rd Ed; 1956; p. 1071.
A. Giroud, C.P. Leblond; ‘Value of the Acid Silver Nitrate Reaction as a Test of Ascorbic Acid’; Nature; 1936 138; p. 247, 248.
Leif P. Olson , David R. Whitcomb , Manju Rajeswaran , Thomas N. Blanton en Barbara J. Stwertka ; ‘The Simple Yet Elusive Crystal Structure of Silver Acetate and the Role of the Ag−Ag Bond in the Formation of Silver Nanoparticles during the Thermally Induced Reduction of Silver Carboxylates’; Chem. Mater., 2006 6 18; p. 1667–1674.
D. Boulin, W.C. Ellis; ‘Gel-growth of silver acetate crystals’; Journal of Crystal Growth; 1970 3 6; p. 290-292.
Heinrich Behrens; “Mikrochemische Analyse organischer Verbindungen”; Heft 1-4 ; 1895 - 1897; Heft 4, p. 25,26.
Hans Molich; “Mikrochemie der Pflanze”; Jena; 1913; p. 99-103.
L. Halsberghe, D. Erhardt, David, L. Gibson, K. Zehnder; “Simple methods for the identification of acetate salts on museum objects”; International Council of Museums - Conservation Committee (ICOM-CC), 14th Triennial Meeting, 2005-09-12 - 2005-09-16.
Gerhardt Jander, Ewald Blasius; “Lehrbuch der analytischen und praparativen anorganische Chemie”; 9de druk; 1970; S. Hirzel Verlag; p. 196, 197.

Relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Uit het boek van Rompp:

Structuurformules
Salicylzuur	Oxaalzuur

Wijnsteenzuur	Benzoëzuur

Citroenzuur	Azijnzuur

20/01/2017