lemmi
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Hier seit: 13.02.2011
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Von meiner Schandtat im Sommer (siehe  hier) hatte ich noch eine Flasche gut ausgegorenen Holundersekt übrig und wollte gerne wissen, welchen Alkoholgehalt das Getränk erreicht hatte. Ich habe eine ganz einfache Methode angewandt, nämlich Destillation mit anschließender Bestimmung der Dichte im Destillat. Zum Nachweis des Ethanols habe ich die Jodoformreaktion angewandt.
Geräte:
-Destilliervorrichtung mit langem Kühler
-Destillierkolben 500 ml (besser wären 1000 ml)
-Messzylinder 100 ml, 10 ml
-Alkoholometer
-Reagenzgläser
-Pipette
Chemikalien:
-Probematerial (hier: Holundersekt)
-Lugol´sche Lösung (1 g Jod und 2 g Kaliumjodid zunächst in 5 ml dest. Wasser lösen und dann auf 100 ml auffüllen)
-Natronlauge 1N
Sicherheitshinweise:
Natronlauge ist ätzend. Iod ist gesundheitsschädlich und umweltgefährlich.
Durchführung:
Destillation und Bestimmung des Ethanolgehaltes:
Da ich von einem Alkoholgehalt um etwa 5% ausgegangen bin und 100 ml Destillat benötigte (damit das Alkoholometer ganz eintauchen kann), habe ich 500 ml des Holundergebräues destilliert und zwar in Ermangelung eines 1l-Kolbens eben 2 x250 ml aus einem 500 ml-Kolben. Das ist natürlich eine Fehlerquelle: die Wahrscheinlichkeit, dass Ethanol im Rückstand verbleibt ist höher, als wenn man auf einmal aus 500 ml Probe 100 ml abdestilliert. Um starkes Schäumen beim Erhitzen zu vermeiden, habe ich den „Sekt“ einen Tag lang mit leicht geöffnetem Verschluss stehen lassen, damit das Kohlendioxyd entweichen konnte.
Die Destillation ging sehr zügig. Die Flüssigkeit siedete nach 5 Minuten (ich habe Siedeperlen zugegeben) und nach 15 Minuten waren 50 ml Destillat übergegangen. Um das abschätzen zu können hatte ich auf der Vorlage eine Markierung angebracht.
Dann habe ich das Destillat in den 100 ml-Messzylinder umgefüllt und das Alkoholometer in der Flüssigkeit schwimmen lassen (Die Flasche links enthält nicht das Destillat, sondern die ursprüngliche Analysensubstanz!):
Der untere Rand des Meniskus stand bei 29 % auf der Tralles-Skala (Volumenprozent), entsprechend 24 % auf der Richter-Skala (Gewichtsprozent). Bezogen auf das ursprüngliche Probevolumen ergibt sich so ein Ethanolgehalt von 5,8 Volumenprozent oder 4,8 Gewichtsprozent. Das entspricht ungefähr dem, was bei der eingesetzten Zuckermenge zu erwarten war (siehe unsere Diskussion hier).
Diskussion:
Das hier dargestellte Verfahren ist prinzipiell auf alle alkoholhaltigen Getränke anwendbar. Der Alkoholgehalt im Destillat sollte, damit der Ablesefehler nicht zu groß wird, mindestens 20-25 Volumen% betragen. Bei der Destillation von alkoholreicheren Getränken - wie etwa Wein - reichen deshalb geringere Ausgangsmengen als bei Bier oder eben meinem Holundergebräu. Bei ersterem würden 250-300 ml als Ausgangsmenge genügen, bei Spirituosen und Likören mit höherem Alkoholgehalt auch 100ml (Probe mit Wasser auf 250 ml verdünnnen). Aber Likör ist dafür eigentlich zu schade. Meine Großmutter schickte mich immer mit einer Probe ihres selbstgemachten Kirschlikörs zum Apotheker, mit der Bitte um Bestimmung des Alkoholgehaltes und der Bemerkung „Aber sag´ ihm: mehr kriegt er dafür nicht!“
Wenn man einen schlankeren Zylinder hätte, käme man u.U. mit weniger Destillat aus. Alternativ kann die Dichte auch durch Auswägen in einem Pyknometer von 50 ml Inhalt bestimmt und dann der Ethanolgehalt einer einschlägigen Tabelle entnommen werden (wie es das DAB7 vorschreibt). In der älteren Literatur wird ausserdem noch empfohlen, der Ausgangsflüssigkeit Kochsalz bis zur Sättigung zuzusetzen, vermutlich mit der Idee, daß sich das Ethanol aus einer starken Salzlösung vollständiger abdestillieren läßt.
Nachweis des Ethanols mit der Jodoformprobe
Um zu überprüfen ob ich das Ethanol vollständig abdestilliert habe, habe ich, nachdem 50 ml übergegangen waren, die Vorlage gewechselt und noch 10 ml „Nachlauf“ aufgefangen. Je 5 ml davon habe ich in einem Reagenzglas mit 1 ml Natronlauge (1N) versetzt und dann tropfenweise Lugol´sche Lösung zugefügt. Ohne jedes Erwärmen entsteht bei Verwendung des Destillates nach Zugabe von etwa 5-10 Tropfen Jodlösung in der Flüssigkeit eine wolkige gelbweiße Trübung und es tritt der charakteristische, durchdringende Geruch nach Jodoform auf:
Hier das Ergebnis im Vergleich der beiden Proben (Destillat = D, Nachlauf = N):
Wie man sieht, reagiert der Nachlauf praktisch negativ (ich bin überrascht, dass der RG-Inhalt auf dem Foto doch etwas trüb aussieht, das hatte ich im Labor so nicht wahrgenommen). Dennoch war die Destillation vermutlich nicht quantitativ, so dass man getrost von einem Alkoholgehalt von 6 Vol.-% im „Holundersekt“ ausgehen kann.
In weiteren Experimenten habe ich die Bedingungen für den korrekten Ausfall der Jodoformprobe etwas näher erkundet.
• Als ich zuerst Jodlösung und dann die Natronlauge zu der zu untersuchenden Flüssigkeit gab, trat keine Ausscheidung von Jodoform ein – jedenfalls nicht bei Anwendung meines Destillates (mit 29 Volumenprozent Ethanol).
• Ebenso verlief die Probe negativ, als ich weniger Natronlauge (0,2 ml statt 1,0 ml) zusetzte und anschließend die Jodlösung zufügte.
• Schließlich erwies sich das Erwärmen der Mischungen im Wasserbad mit meinem Destillat als kontraproduktiv. Das gebildete Jodoform löste sich wieder auf und fiel auch nach dem Abkühlen nicht wieder aus.
Wie empfindlich ist die Jodoformprobe? Um das herauszufinden habe ich mal wieder eine Verdünnungsreihe gemacht. Die Reagenzgläser enthalten je 5 ml Probelösung der angegebenen Konzentration an Ethanol (20, 10, 5, 2,5 und 1 Volumenprozent). Dazu wurden je 1 ml 1N Natronlauge und 15 Tropfen Lugol´sche Lösung gegeben. Nach ca. 10 Minuten habe ich umgerührt weil sich das Jodoform relativ rasch absetzt. Dann stellt sich das Resultat so dar:
Ganz rechts steht die Negativkontrolle, d.h. 5 ml Wasser ohne Ethanol. Wie man sieht, kann 1% Ethanol in wässriger Lösung mit der Jodoformprobe problemlos nachgewiesen werden. Nach dem absetzenlassen kann man die gelbliche Färbung des Reaktionsproduktes gut erkennen.
Der charakteristische, durchdringende „medizinische“ Geruch wird beim Ausspülen der Gläser besonders deutlich wahrnehmbar.
Erklärung:
Die Bildung des Jodoforms geschieht in mehreren Stufen:
Jod oxidiert zunächst Ethanol zu Acetaldehyd (Ethanal), welcher dann zu Trijodacetaldehyd jodiert wird. In diesem ist durch den -I-Effekt der Iodatome der Carbonyl-Kohlenstoff positiv polarisiert und wird von einem Hydroxidion nukleophil angegriffen. Aus den angenommenen Zwischenprodukten - dem Carbanion des Iodoforms und der Ameisensäure - entstehen durch Übertragung eines Protons schließlich Jodoform und Formiat.
Die Jodoformprobe ist nicht spezifisch für Ethanol sondern tritt mit allen Stoffen ein die eine CH3- oder -CH2-Gruppe benachbart zu einer C=O oder C-OH-Gruppe enthalten. Unter anderem geben auch Aceton, Ethylacetat, Isopropanol, Milchsäure oder Zitronensäure einen positiven Ausfall der Reaktion. Man kann den Alkoholnachweis daher nicht in der Ausgangssubstanz (der Holundersekt enthält u.a. Zitronensäure), sondern nur im Destillat führen, wenn flüchtige Säuren und Aceton abwesend sind.
Fazit:
Mit den dargestellten, relativ einfachen Verfahren lässt sich der Ethanolgehalt von "geistigen" Getränken ziemlich genau bestimmmen.
Literatur:
Bamann E, Ullmann E: Chemische Untersuchung von Arzneigemischen, Arzneispezialitäten und Giftstoffen; Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart 1960
Deutsches Arzneibuch, 7.Ausgabe 1968; Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart 1968
Entsorgung:
Die Flüssigkeiten können über das Abwassernetz entsorgt werden.
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Lege, lege, lege,
ora, ora, ora,
relege, labora et inveniens!
Zuletzt bearbeitet von lemmi am 22/11/2011, 17:00, insgesamt einmal bearbeitet |
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