Practicum: Vitamine C kwantificeren via redoxtitratie – DCPIP-methode met primaire standaard – Scheikunde VWO klas 4/5

In dit practicum voor klas 4/5 vwo kwantificeer je het ascorbinezuurgehalte in vruchtensap via een directe redoxtitratie met DCPIP (2,6-dichloorfenolindofenol). Je standaardiseert de DCPIP-oplossing met een primaire standaard, werkt met klasse-A glaswerk en kwantificeert de meetnauwkeurigheid via de relatieve standaardafwijking. Als verdieping vergelijk je de uitkomst met de jodometrische methode.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de halfreacties voor de oxidatie van ascorbinezuur en de reductie van DCPIP correct opschrijven en balanceren, DCPIP standaardiseren met een gedroogde primaire standaard en de ijkfactor F berekenen, de titratie reproduceerbaar uitvoeren en het eindpunt kwantificeren, het ascorbinezuurgehalte berekenen en de nauwkeurigheid uitdrukken als RSD, en de DCPIP-methode vergelijken met de jodometrische methode.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 4/5 | Vak: Scheikunde | Domein: Redoxchemie / Kwantitatieve analyse | Trefwoorden: redoxtitratie, ascorbinezuur, DCPIP, primaire standaard, halfreactie, RSD, jodometrie, elektronenoverdracht

Benodigdheden

• Buret (25 mL) met burettenstatief en klem
• Erlenmeyer (100 mL), 5 stuks
• Maatkolf (50 mL en 100 mL)
• Pipet (10 mL) met pipetteerhulp
• Analytische balans (nauwkeurigheid 0,001 g)
• Magnetische roerder met roervlo
• Droogstoof (40 °C) en exsiccator
• DCPIP-oplossing (circa 0,5 mg/mL; te standaardiseren)
• Ascorbinezuur, p.a. kwaliteit (primaire standaard)
• Metafosforzuur (HPO₃) of oxaalzuur als stabilisator
• Gedestilleerd water, vers bereid
• Vers vruchtensap, gefilterd over vouwfilter
• Voor verdieping: joodoplossing (I₂ in KI, 0,005 mol/L), zetmeeloplossing, verdund H₂SO₄ (1 mol/L)
• Veiligheidsbril en handschoenen

Veiligheid

DCPIP is irriterend voor huid en ogen — draag handschoenen en een labjas. Metafosforzuur is corrosief; pipetteer nooit met de mond. Verdund zwavelzuur (verdieping) is corrosief. Bescherm alle oplossingen tegen direct licht tijdens het gehele practicum.

Achtergrondinformatie: halfreacties en elektronenoverdracht

Oxidatie van ascorbinezuur:
C₆H₈O₆ → C₆H₆O₆ + 2H⁺ + 2e⁻

Reductie van DCPIP:
DCPIP(ox) + 2H⁺ + 2e⁻ → DCPIP-H₂(red)

Nétto: één molecuul ascorbinezuur reageert met één molecuul DCPIP (1:1 elektronenoverdracht). De kleur van DCPIP is pH-afhankelijk: bij lage pH kleurt het roze, bij hogere pH blauw. Het eindpunt is bereikt wanneer de kleur 20 seconden aanhoudt.

Omdat DCPIP geen vaste molaire massa heeft, is standaardisatie met een gedroogde primaire standaard (ascorbinezuur p.a.) vereist. De nauwkeurigheid van de methode staat of valt met de kwaliteit van die ijking.

Werkwijze

Deel A – Standaardisatie van de DCPIP-oplossing

1. Droog ascorbinezuur p.a. 30 minuten bij 40 °C; laat afkoelen in een exsiccator.
2. Weeg nauwkeurig 50,0 ± 0,5 mg af; los op in 50 mL gedestilleerd water met 5 druppels metafosforzuur. Vul aan tot 50,0 mL in een maatkolf.
3. Pipetteer 10,00 mL in een erlenmeyer; bescherm direct tegen licht.
4. Vul de buret met DCPIP; noteer de beginstand tot 0,02 mL.
5. Titreer traag, met halve druppels nabij het eindpunt. Eindpunt: aanhoudende lichtroze/blauwe kleur gedurende 20 seconden.
6. Voer drie parallelle titraties uit. Bereken F = 10,0 mg / V̄_ijk. Accepteer alleen resultaten met RSD < 1%.

Deel B – Meting van het vruchtensap

1. Filter het sap over een vouwfilter; werk snel en bescherm tegen licht en lucht.
2. Pipetteer 10,00 mL in een erlenmeyer; voeg 5 druppels metafosforzuur toe.
3. Titreer met DCPIP; noteer V_sap. Voer drie parallelle titraties uit.

Deel C – Jodometrische verdieping (optioneel)

1. Pipetteer 10,00 mL sap in een erlenmeyer; voeg 1 mL verdund H₂SO₄ en 5 druppels zetmeeloplossing toe.
2. Titreer met joodoplossing (I₂ in KI, 0,005 mol/L) tot een blijvende blauwe kleur (20 seconden).
3. Bereken het vitamine C-gehalte: C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2HI (1:1 molverhouding; M(ascorbinezuur) = 176,12 g/mol).

Waarnemingstabel

Berekening

Ijkfactor: F = 10,0 mg / V̄_ijk

Ascorbinezuur per 10 mL sap:
mg = V̄_sap × F

Ascorbinezuur per 100 mL sap:
mg per 100 mL = V̄_sap × F × 10

Reproduceerbaarheid:
RSD (%) = s / V̄_sap × 100%

Vergelijk de DCPIP-uitkomst met de jodometrische waarde (indien uitgevoerd) en bereken het relatieve verschil.

Foutanalyse

Verwerk in je verslag: welke stap heeft de grootste bijdrage aan de totale meetonzekerheid (balans, buret, pipet)? Hoe beïnvloedt lichtoxidatie van ascorbinezuur vóór en tijdens de meting de uitkomst? Wat is het gevolg van onvoldoende filtering van het sap op de eindpuntbeoordeling? En waarom verdient vers gedestilleerd water de voorkeur boven opgeslagen water?

Verwerkingsvragen

1. Schrijf de volledige gebalanceerde redoxvergelijking op voor de reactie van ascorbinezuur met DCPIP.
2. Waarom is droogstoven van de primaire standaard een vereiste voor een nauwkeurige ijking?
3. Verklaar op moleculair niveau waarom ascorbinezuur gevoelig is voor oxidatie door zuurstof uit de lucht.
4. Vergelijk de DCPIP- en jodometrische methode op selectiviteit, eindpuntscherpte en toepasbaarheid bij troebele monsters.
5. In welke industriële context is de DCPIP-methode minder geschikt dan HPLC voor vitamine C-bepaling? Noem twee redenen.

Uitwerking

V1: C₆H₈O₆ + DCPIP(ox) → C₆H₆O₆ + DCPIP-H₂   (1:1; 2 elektronen overgedragen)

V2: Ascorbinezuur absorbeert vocht uit de lucht (hygroscopisch). Een vochtig preparaat bevat minder zuiver ascorbinezuur per gram dan opgegeven, waardoor de berekende ijkfactor F te laag uitvalt en alle vervolgmetingen systematisch te laag zijn.

V3: De enol-OH-groepen van ascorbinezuur worden door O₂ geoxideerd via een radicaalmechanisme, versneld door licht en metaalionen (Fe²⁺, Cu²⁺). Metafosforzuur verlaagt de pH en complexeert metaalsporen, wat de oxidatiesnelheid sterk remt.

V4: DCPIP is selectief voor sterke reductoren (ascorbinezuur reageert snel); het eindpunt is visueel duidelijk in heldere monsters. Bij troebele monsters is het eindpunt moeilijk te beoordelen. Jodometrie heeft een scherpere eindpuntovergang met zetmeel maar is minder selectief: andere reductoren (bijv. suikers bij hogere T) kunnen I₂ ook reduceren.

V5: HPLC is beter geschikt bij: (1) aanwezigheid van interfererende reductoren die DCPIP ook ontkleuren, en (2) wanneer naast ascorbinezuur ook dehydroascorbinezuur of andere vitamers gekwantificeerd moeten worden — DCPIP detecteert alleen de gereduceerde vorm.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert buretten, pipetten, maatkolven, analytische balansen, droogstoffen en veiligheidsmiddelen die geschikt zijn voor dit practicum in het voortgezet scheikundeonderwijs. Bekijk ons scheikunde-assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.

Voor de theoretische achtergrond van absorptiemetingen en de wet van Lambert-Beer, zie ook ons artikel over fotometrische en colorimetrische bepalingen.