Titrationsverfahren

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

Beobachtung

Tropfst du die Iod-Lösung zu der gelblich aussehenden Wein-Lösung (Abb. 4), verändert sich zunächst die Farbe des Weines nicht. Nachdem du ungefähr \(\pu{8,6\,ml}\) Iod-Lösung hinzugegeben hast, kannst du eine Blau-Violett-Färbung erkennen (Abb. 5).

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

Ergebnis

Redox-Reaktion

Bei der Titration von in diesem Versuch findet eine Redox-Reaktion statt. Schweflige-Säure-Moleküle und Iod-Moleküle reagieren zu Schwefelsäure-Moleküle und Iodwasserstoff-Molekülen, welche in Wasser gelöst vorliegen. Die Schweflige-Säure-Moleküle werden zu Schwefelsäure-Molekülen oxidiert und geben dabei Elektronen ab. Die Iod-Moleküle werden zu Iod-Wasserstoff-Molekülen reduziert und nehmen dabei Elektronen auf.

Ox: \(\ce{H2SO3 + 3 H2O -> H2SO4 + 2 H3O^+ + 2 e^-}\)

Red: \(\ce{I2 + 2 H3O^+ + 2e^- -> 2 HI + 2 H2O}\)

Redox: \(\ce{H2SO3 + I2 +H2O -> H2SO4 + 2HI}\)

Stoffmengenverhältnis

Für die weiteren Berechnungen brauchst du das Stoffmengenverhältnis der schwefligen Säure und des Iods. Wie du anhand der Reaktionsgleichung erkennen kannst, reagieren 1 Schweflige-Säure-Molekül mit 1 Iod-Molekül. Daraus ergibt sich das Stoffmengenverhältnis 1:1.

Äquivalenzpunkt

Solange Moleküle der schwefligen Säure in der Lösung vorhanden sind, reagieren diese nach der obigen Reaktionsgleichung mit den zugegebenen Iod-Molekülen aus der Iod-Kaliumiodid-Lösung und bilden Schwefelsäure-Moleküle und Iod-Wasserstoff-Moleküle. Ist der Punkt erreicht, an dem alle Moleküle der schwefligen Säure nach diesem Schema reagiert haben und es wird zusätzlich weitere Iod-Kaliumiodid-Lösung hinzugegeben, bilden die überschüssigen Iod-Moleküle mit den Stärke-Molekülen in der Lösung einen blau erscheinenden Iod-Stärke-Komplex. Sobald du diesen Farbumschlag siehst, weißt du also, dass alle Moleküle der schwefligen Säure reagiert haben. Anhand der Reaktionsgleichung kannst du sehen, dass Iod und schweflige Säure im Verhältnis 1:1 miteinander reagieren. Am Äquivalenzpunkt hast du also genau so eine Stoffmenge an Iod hinzugegeben, wie zu Beginn des Versuchs schweflige Säure vorhanden war.

Stoffmengenkonzentration der Schwefligen Säure

Du weißt jetzt, dass am Farbumschlagpunkt die Stoffmenge \(\pu{n}\) der Schwefligen Säure (S) gleich der Stoffmenge \(\pu{n}\) des Iods (I) ist. Die Stoffmenge berechnest du mit der folgenden Formel: \(\pu{n=c \cdot V}\).

Aus diesen beiden Informationen ergibt sich die folgende Gleichung:

\(\pu{c_S \cdot V_S = c_I \cdot V_I}\)

Folgende Werte hast du im Versuch ermittelt:

• Stoffmengenkonzentration \(c_I\) der Iod-Lösung \(\pu{0,005 \frac {mol}{l}}\)
• Volumen \(\pu{V_I}\) der Iod-Lösung am Farbumschlagpunkt \(\pu{8,6 ml = 0,0086 l}\)
• Volumen \(\pu{V_S}\) des Weins \(\pu{0,05 l}\)

Diese Werte setzt du in die Gleichung ein und berechnest so die Stoffmengenkonzentration der Citronensäure.

\(\pu{c_S = \frac {c_I \cdot V_I}{V_S}}\)

\(\pu{c_S = \dfrac {0,005 \frac{mol}{l} \cdot 0,0086 l}{0,05 l}}\)

\(\pu{c_S = 0,00086 \frac{mol}{l}}\)

Masse der Schwefligen Säure in einem Liter Wein

Die Masse \(\pu{m}\) berechnest du, indem du Stoffmengenkonzentration \(\pu{c}\) und molare Masse \(\pu{M}\) miteinander multiplizierst: \(\pu{m=c \cdot M}\).

Die Stoffmengenkonzentration \(\pu{c}\) der Schwefligen Säure in Wein liegt in diesem Versuch bei \(\pu{0,00086 \frac{mol}{l}}\).

Die molare Masse \(\pu{M}\) von Schwefliger Säure ist \(\pu{82,07 \frac{g}{mol}}\).

Jetzt setzt du diese Werte in die Gleichung ein und erhältst die Masse \(\pu{m}\) von Schwefliger Säure pro Liter Wein.

\(\pu{m = 82,07 \frac{g}{mol} \cdot 0,00086 \frac{mol}{l} = 0,0705 \frac{g}{l}= 70,5 \frac{mg}{l}}\).

In einem Liter unseres getesteten Weins sind \(\pu{70,5 mg}\) schweflige Säure enthalten.

1. Mal angenommen, du wiegst \(\pu{65 kg}\). Pro Kilogramm Körpergewicht dürfte eine Person mit dem gleichen Gewicht laut der zulässigen täglichen Aufnahmemenge \(\pu{0,7 mg}\) schweflige Säure zu sich nehmen. Insgesamt dürfte diese dann am Tag also \(\pu{65 \cdot 0,7 mg = 45,5 mg}\) schweflige Säure zu sich nehmen.
    
2. Wein wird mit Schwefel bzw. Schwefeldioxid versetzt, weil dieser antimikrobiell und antioxidativ wirkt. Durch den schwefelhaltigen Zusatz wird somit beispielsweise verhindert, dass der Wein weiter gärt und die Lagerfähigkeit/Haltbarkeit vom Wein wird erhöht.
    
3. In einem Liter des untersuchten Weins sind \(\pu{70,5 mg}\) schweflige Säure enthalten. Somit wäre die zulässige tägliche Aufnahmemenge für schweflige Säure erreicht, wenn die Person mit einem Gewicht von  \(\pu{65 kg}\) etwas mehr als einen halben Liter Wein trinkt. In dem Wein ist also relativ viel schweflige Säure enthalten. Zudem musst du bedenken, dass auch andere Lebensmittel, wie beispielsweise Trockenobst, schweflige Säure als Konservierungsmittel enthalten können.