Kwalitatief onderzoek: Coca Cola (Light) · PDF file 2019. 8. 22. · Coca Cola is...

Click here to load reader

  • date post

    25-Jan-2021
  • Category

    Documents

  • view

    2
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Kwalitatief onderzoek: Coca Cola (Light) · PDF file 2019. 8. 22. · Coca Cola is...

  • Kwalitatief onderzoek: Coca Cola (Light)

    Leerling 1: Leerling 2: Klas: 6 VWO Docent: Uiterlijke inleverdatum: 21 December 2018

    1

  • Inhoudsopgave Inleiding 3

    Theorie 5 Organische stoffen als reductor 7

    Benodigdheden 12

    Werkwijze/proefbeschrijving 13

    Resultaten/waarnemingen 14

    Uitwerkingen/Conclusie 16

    Discussie 17

    Literatuurlijst 19

    2

  • Inleiding Coca Cola, het is de populairste frisdrank over de hele wereld. Het smaakt zoet en heeft een hele eigenaardige smaakt die door velen als prettig beschouwd wordt, maar wat is het nou eigenlijk? Coca Cola is een op water gebaseerde oplossing met daarin onder andere opgeloste organische stoffen, koolzuur en fosforzuur. Door de hoge suikerconcentratie heeft het drankje een hoge voedingswaarde, maar wordt het ook als erg lekker beschouwd. Het resultaat hiervan is dat er veel verschillende soorten Coca Cola op de markt zijn gekomen, maar waarom zijn er zoveel verschillende soorten Cola, en wat is het verschil tussen deze soorten? Wij gaan in deze proef het verschil tussen twee verschillende producten van Coca Cola onderzoeken, namelijk Coca Cola(Coke) en Coca Cola Light(Light). Coca Cola Light, ook wel ‘’diet coke’’ in engelstalige landen genoemd, bevat zoals de naam doet vermoeden een lagere voedingswaarde dan Coke. Dit hebben ze verwezenlijkt door in plaats van suiker als zoetmaker andere zoetstoffen te gebruiken. Wij gaan in deze proef onderzoeken of dat wel daadwerkelijk het geval is. Aangezien een product met een lagere voedingswaarde vaak een lager gehalte organische stoffen bevat gaan we in deze proef dus kijken naar het gehalte opgeloste organische stoffen in de twee soorten Cola. Coca Cola en Coca Cola Light zijn zeer zure dranken. Behalve dat dit slecht is voor je gebit kan het ook erg nuttig zijn wanneer je de frisdrank gebruikt voor andere doeleinden, zoals het losmaken van vastgeroeste moeren. Het losraken van een moer zou het gevolg moeten zijn van een redox reactie tussen het verroeste ijzer(Fe​2​O​3​) en de H​+​-ionen uit​ ​Cola. Hierom gaan wij ook onderzoeken welke soort Cola, Coke of Light, een hogere concentratie Fosforzuur bevat en gaan we met behulp van een proefje een verwachting opstellen over welke soort Cola effectiever is in het losmaken van een vastgeroestte moer. Doel:​ Het doel van dit onderzoek is om te bepalen welke van de Cola soorten een hoger gehalte organische stoffen bevat, en welke een grotere concentratie fosforzuur. Verder willen we ook een verwachting opstellen over welke soort effectiever is in het losmaken van een vastgeroestte moer.

    3

  • Hypothese:​ We verwachten dat Coca Cola Light een lager gehalte aan organische stoffen bevat aangezien er op de verpakking staat dat het minder energie bevat dan reguliere Coca Cola. Als tweede verwachten we dat Coca Cola Light een lager gehalte Fosforzuur bevat aangezien de pH van Light hoger is dan die van Coke, dus is de totale concentratie H​+​-ionen lager. Bovendien is er in Light ook nog citroenzuur aanwezig, en het koolzuurgehalte is gelijk, waardoor de fosforzuur-concentratie in Coca Cola Light dus wel lager moet zijn. Verder vermeld coca cola dat in Coke 190 mg fosforzuur/330 ml Cola zit en in Light 177 mg fosforzuur/330 ml Cola Als laatste verwachten we dat Coke een betere losmakende werking heeft op een vastgeroeste moerdan Light aangezien de concentratie van de werkzame stof in de Cola, de H​+​-ionen, hoger is in Coke dan in Light. Dit blijkt uit bronnen die constateren dat de pH van Coke is lager dan die van Light.

    4

  • Theorie Proef 1, concentratie organische stoffen: Het doel van deze proef is om te bepalen welke soort Cola een hogere concentratie organische stoffen bevat. Coca Cola is een op water gebaseerde oplossing met daarin onder andere opgeloste organische stoffen, zoetstoffen, koolzuur en fosforzuur. Aangezien we willen bepalen welke soort Cola een hogere concentratie organische stoffen bevat hebben we een proef uitgevoerd waarbij de organische stoffen, de reagerende stof uit de Cola was. Dit hebben we verwezenlijkt door aan de te onderzoeken Cola kaliumpermanganaat toe te voegen. Het gevolg hiervan is een redoxreactie met de organische stoffen als reductor en de opgeloste permanganaat-ionen als oxidator.

    -Toevoegen van kaliumpermanganaat aan een oplossing. Welke redox-reactie optreedt hangt sterk af van de zuurtegraad van het milieu. Dit komt doordat de concentratie H​+​-ionen een sterke invloed heeft op de halfreactie van het permanganaat. Aangezien het hier om een zeer zuur milieu gaat(pH = ±2.5) en het kaliumpermanganaat in extreme ondermaat toegevoegd wordt, zal de concentratie H​+​ geen beknellende factor zijn. Het resultaat hiervan is dat het permanganaat reageert volgens de volgende halfreactie: MnO​4​-​ + 8H​+​ + 5e​-​ → Mn​2+​ + 4H​2​O(l) Indien de pH hoger zou zijn en het permanganaat niet in ondermaat aanwezig zou zijn zou de volgende halfreactie als nevenreactie op kunnen treden: MnO​4​-​ + 4H​+​ + 3e​-​ → MnO​2​ + 2H​2​O(l) waarbij het ontstane mangaan(IV)oxide zal neerslaan. Verder zullen er organische stoffen reageren als reductor. Coca Cola vermeldt echter niet op het etiket welke suikers ze toevoegen aan hun drankje. Hierdoor kunnen we dus niet de precieze halfreactie opstellen van de organische stoffen als oxidator, en daardoor ook niet de totaalreactie. We kunnen wel de halfreactie

    5

  • voorstellen als de volgende reactie: ‘’X’’Organische-stoffen → ‘’Y’’Reactie-Producten + 5e​-​. Deze 2 halfreacties samen geven de volgende totaalreactie: Halfreactie 1: MnO​4​-​ + 8H​+​ + 5e​-​ → Mn​2+​ + 4H​2​O(l) Halfreactie 2: ‘’X’’Organische-stoffen → ‘’Y’’Reactie-Producten + 5e​-

    Totaalreactie: MnO​4​-​ + 8H​+​ + ‘’X’’Organische-Stoffen​-​ → Mn​2+​ + 4H​2​O(l) + ‘’Y’’Reactie-Producten Nota Bene: Voor het gemak is er gekozen dat er 5 elektronen vrijkomen bij de halfreactie van de reductor, aangezien we de precieze reactie niet weten kunnen we dus ook geen uitspraak doen over hoeveel mol elektronen/Reactie-Producten er vrijkomen per gereduceerde mol organische stoffen. De 2e halfreactie stelt dus absoluut niet de werkelijkheid voor maar wordt alleen gebruikt om een mogelijke totaalreactie weer te geven. De hoeveelheden ‘’X’’ en ‘’Y’’ zoals gebruikt in de reactievergelijkingen zijn dus ongedefinieerd.

    6

  • Organische stoffen als reductor

    Wat is nou precies de reductor in Coca Cola. Die vraag blijkt niet gemakkelijk te beantwoorden en Coca Cola blijft ook vaag in hun ingrediëntenlijst. Wat wel duidelijk is, is dat de enige aanwezige organische stoffen in de Cola suikers zijn. Helaas wordt er dus niet gespecificeerd om welke suikers het gaat. Uit bronnen blijkt dat het in Amerika voornamelijk om Glucose-Fructosestroop zal gaan. Voor de rest van de wereld stelt Coca Cola dat het het voornamelijk bereid wordt met sacharose uit suikerbieten van eigen bodem, oftewel tafelsuiker. Wij kunnen nu dus aannemen dat het grootste deel van de organische stoffen in de door ons onderzochte Coca Cola uit sacharose bestaat. Maar sacharose kan helemaal niet als reductor reageren, dus hoe kunnen de organische stoffen in Coca Cola toch als reductor optreden?

    -sacharose Dat sacharose niet als reductor kan reageren komt door de moleculaire structuur van de suiker. Voor een suiker(in ringvorm) om als reductor te reageren is het absolute noodzaak dat het een zogenoemd hemiacetaal, of een hemiketaal bevat. Hemiacetalen zijn stoffen afkomstig met de volgende algemene structuurformule: Een koolstofatoom verbonden met een alcoholgroep, een waterstofatoom, een ethergroep, en een restgroep.

    Hemiketalen zijn nauw verwant aan hemiacetalen, het enige verschil is dat er in plaats van een waterstofatoom nog een restgroep aan zit.

    De reden waarom bepaalde suikers wel een hemiacetaal of hemiketaal kunnen vormen en dus als reductor kunnen reageren komt doordat deze suikers een vrije keton- of aldehydegroep hebben in lineaire vorm.

    7

  • Zoals uit de structuurformule van sacharose af te leiden valt heeft sacharose deze groepen niet(het kan overigens niet in lineaire vorm voorkomen), waardoor het dus geen hemiketaal/hemiacetaal kan vormen en dus niet als reductor kan reageren. Aangezien sacharose niet als reductor reageert, kunnen we dus aannemen dat er naast sacharose nog een suiker aanwezig is. Deze zal waarschijnlijk fructose zijn aangezien deze wel een reducerend vermogen heeft, en omdat het naast sacharose de meest gebruikte suiker is in frisdranken.

    Zoals te zien in de structuurformule links, kan fructose wel als reductor reageren. Dit komt doordat fructose een hemiketaal bevat, waarbij het meest rechtse koolstofatoom de hemiketaal is .(aangeduid met een pijl)

    Als het fructose-molecuul zou ‘’openvouwen’’ (zie afbeelding rechts) en een lineaire vorm zou aannemen, dan wordt de vrije keton-groep(bovenaan) duidelijk zichtbaar. Fructose zou dus de onbekende organische stof in de Coca Cola kunnen zijn die reageert als reductor in de redoxreactie met permanganaat. Wanneer een suiker als een reductor reageert, dan wordt als het ware de aldehyde-groep geoxideerd, een keton-groep in een sacharide kan niet geoxi