3.1 Nachweis von Methanol Aufgabe

Naturwissenschaften - Chemie - Lebensmittelchemie - 3
Genussmittel (P7186200)
3.1 Nachweis von Methanol
Experiment von: Anouch
Gedruckt: 28.02.2014 10:56:43
interTESS (Version 13.12 B214, Export 2000)
Aufgabe
Aufgabe
Welche Spirituosen enthalten Methanol?
Weise Methanol in alkoholischen Getränken nach.
Raum für Notizen
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Zusatzinformationen.
-1-
Zusätzliche Informationen
Der Einstieg erfolgt über Presseberichte die über Vergiftung durch gepanschte
Spirituosen informieren. Den Schülern werden, eventuell auch aus eigener Erfahrung
die Nebenwirkungen beim Genuss von selbst hergestellten Obstbranntwein bekannt
sein.
Inhalte und Lernziele
• Methanol kann nach Oxidation zu Formaldehyd mit Schiffs Reagenz nachgewiesen
werden.
• Obstbranntweine enthalten im Gegensatz zu anderen Spirituosen geringe Mengen
Methanol.
• Spirituosen mit hohem Gehalt an Methanol gefährden die Gesundheit.
Methodische Anmerkungen
Zur Beantwortung der Frage 3 sind eventuell Literaturhinweise erforderlich.
Der Einstieg zu diesem Thema sollte über eine Diskussion über Gesundheitsschäden
durch Alkohol erfolgen. Berichten zufolge erblinden häufig Menschen durch den
Genuß methanolhaltiger Weine und Spirituosen. Meistens war Unkenntnis oder
kriminelles Gewinnstreben der Hersteller die Ursache.
Die Schüler sollten auf die mögliche Gefahr von alkoholischen Getränken aus
"unbekannten Quellen" hingewiesen werden.
Grundlagen und Hinweise
Methanolbestimmungen in verschiedenen Spirituosen ergaben folgende Gehalte:
Spirituose
Methanolgehalt in Vol. %
Kirschwasser
0,30 - 0,60
Zwetschgenwasser
0,50 - 0,80
Cognac
< 0,02
Wodka
< 0,02
Korn
< 0,02
Relativ hohe Methanolgehalte wurden in verschiedenen Obst- und Tresterbranntweinen
nachgewiesen. Besonders hoch waren die Werte, wenn die Maische vor der Vergärung
-2-
nicht vom Trester getrennt wurde, da wahrscheinlich Abbauprodukte des Pektins zu
Methanol oxidiert werden.
Hinweise zur Vertiefung
• Kontrolle der Beschreibung der Inhaltsstoffe von Spirituosen.
• Hinweise auf das Jugendschutzgesetz.
• Zertifikate und Herstellergarantien von edlen Obstbränden.
Hinweise zu Aufbau und Durchführung
Vorbereitung
Folgende Lösungen sollten vorbereitet werden:
Kaliumpermanganat/Phosphoräsurelösung:
10 g ortho-Phosphorsäure werden in 50 ml dest. Wasser gegeben. 1 g
Kaliumpermanganat wird in 50 ml Wasser gelöst. Die Phosphorsäure wird vorsichtig
in die Kaliumpermanganatlösung gerührt.
Schwefelsaure Oxalsäure:
5,0 g Oxalsäure werden in 50 ml Wasser gelöst. Zu der Lösung werden vorsichtig
unter Rühren 50 ml konz. Schwefelsäure gegeben.
Die Lösungen können in Braunglasflaschen mit entsprechenden Warnhinweisen
aufbewahrt werden.
Anmerkung zu den Schülerversuchen
Für den Versuch können verschiedene Obstbranntweine wie Obstler, Zwetschgenoder Kirschwasser verwendet werden. Preiswerte Obstbranntweine enthalten häufig
größere Mengen an Methanol als edle Obstbrände.
Als Spirituose mit geringem Methanolgehalt sind außer Korn auch Wodka, Weinbrand
und Whisky geeignet.
Alternative Versuchsdurchführung
Die Bestimmung von Methanol kann mit den angegebenen Chemikalien auch
folgendermaßen quantitativ durchgeführt werden:
0,2 ml Probe + 5 ml Kaliumpermanganat/Phosphorsäurelösung, nach 10 Minuten +
2 ml schwefelsaure Oxalsäure + 5 ml Schiffs Reagenz.
Die Extinktion der Lösung wird dann im Photometer bei 578 nm gegen eine Blindlösung
gemessen. Zur Berechnung des Methanolgehalts muss eine entsprechende Eichreihe
hergestellt werden.
-3-
H- und P-Sätze
Ethanol:
H225:Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
P210: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht
rauchen.
Kaliumpermanganat
H272:Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.
H302:Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
H410:Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P210: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht
rauchen.
P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
Methanol
H225:
H331:
H311:
H301:
H370:
P210:
Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.
Giftig bei Einatmen.
Giftig bei Hautkontakt.
Giftig bei Verschlucken.
Schädigt die Organe.
Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten.
Nicht rauchen.
P233:
Behälter dicht verschlossen halten.
P280:
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P302+P352:BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen.
P309+P310:BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort
GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen.
ortho-Phosphorsäure
-4-
H314:
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere
Augenschäden.
H290:
Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.
P280:
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P301+P330+P331:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.
P305+P351+P338:BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter spülen.
P309+P310:
BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort
GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen.
Oxalsäure-Dihydrat
H302:
H312:
H318:
P280:
Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.
Gesundheitsschädlich bei Hautkontakt.
Verursacht schwere Augenschäden.
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P264:
Nach Gebrauch Haut gründlich waschen.
P301+P312:
BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM
oder Arzt anrufen.
P305+P351+P338:BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter spülen.
Schiffs Reagenz
H314:
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere
Augenschäden.
H350:
Kann Krebs erzeugen.
P201:
Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen.
P280:
Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz
tragen.
P305+P351+P338:BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter spülen.
P308+P313:
Bei Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen /
ärztliche Hilfe hinzuziehen.
Schwefelsäure
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H314:
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere
Augenschäden.
H290:
Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.
P280:
Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz
tragen.
P301+P330+P331:BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.
P305+P351+P338:BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit
Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit
entfernen. Weiter spülen.
P309+P310:
BEI Exposition oder Unwohlsein: Sofort
GIFTINFORMATIONS-ZENTRUM oder Arzt anrufen.
Gefahren
•
•
•
•
Methanol ist giftig.
Schwefelsäure, Phosphorsäure und Oxalsäure wirken ätzend.
Kontakt der Chemikalien mit der Haut vermeiden.
Methanol und Ethanol sind leicht entzündlich. Während des Abfüllens alle offenen
Flammen löschen!
• Schutzbrille und Schutzhandschuhe tragen!
• Festes Kaliumpermanganat ist brandfördernd. Jeden Kontakt mit brennbaren
Stoffen vermeiden.
Entsorgung
Die Lösungen müssen in den Behälter für halogenfreie organische Lösungsmittel.
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Material
Material
Material aus "TESS advanced Chemie Set Lebensmittelchemie, FCH" (Bestellnr.
15306-88)
Position Material
Bestellnr. Menge
1
Stativfuß, variabel
02001-00
1
2
Stativstange Edelstahl 18/8, l = 370 mm, d = 10 mm
02059-00
1
3
Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 100 mm
37701-01
1
4
Drahtnetz mit Keramik, 160 x 160 mm
33287-01
1
5
Becherglas DURAN , niedrige Form, 400 ml
36014-00
1
6
Reagenzglasgestell, 12 Bohrungen, d = 22 mm, Holz
37686-10
1
7
Reagenzglas, d = 18 mm, l = 180 mm, Laborglas, 100 Stück 37658-10
8
Reagenzglashalter bis d = 22 mm
38823-00
1
9
Reagenzglasbürste, d = 20 mm, l = 270 mm
38762-00
1
10
Pipette mit Gummikappe
64701-00
7
11
Löffelspatel, Stahl, l = 150 mm
33398-00
1
12
Laborschreiber, wasserfest
38711-00
1
13
Schutzbrille, farblose Scheiben
39316-00
1
14
Gummihandschuhe, Größe S (7)
39325-00
1
®
-7-
(4)
Chemikalien, Zusätzliches Material
Position Material
Bestellnr. Menge
Bunsenbrenner mit Hahn, für Erdgas, DIN-Ausführung 32168-05
1
Sicherheits-Gasschlau, DVGW, lfd. Meter
39281-10
1
Kompaktwaage, OHAUS TA 302, 300 g / 0,01 g
49241-93
1
Ethanol absolut, reinst, 1000 ml
30008-70
Kaliumpermanganat, reinst, 250 g
30108-25
Methanol, reinst, 500 ml
30142-50
ortho-Phosphorsäure, 85%, 250 ml
30190-25
Schwefelsäure, 95-98%, 500 ml
30219-50
Oxalsäure-Dihydrat, reinst, 100 g
30268-10
Wasser, destilliert, 5 l
31246-81
Schiffs Reagenz, 250 ml
31827-25
Siedesteinchen, 200 g
36937-20
Korn (Schnaps)
Obstbranntwein
Für das Experiment benötigte Materialien
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Aufbau
Aufbau
Gefahren
•
•
•
•
Methanol ist giftig.
Schwefelsäure, Phosphorsäure und Oxalsäure wirken ätzend.
Kontakt der Chemikalien mit der Haut vermeiden.
Methanol und Ethanol sind leicht entzündlich. Während des Abfüllens alle offenen Flammen
löschen!
• Schutzbrille und Schutzhandschuhe tragen!
• Festes Kaliumpermanganat ist brandfördernd. Jeden Kontakt mit brennbaren Stoffen
vermeiden.
Aufbau
Nummeriere vier Reagenzgläser von 1 bis 4 und stelle sie nebeneinander in den
Reagenzglasständer (Abb. 1).
Abb. 1
Baue das Stativ mit Brenner entsprechend der Abbildungen 2-6 auf. Befestige an der Stativstange
den Stativring und lege darauf das Drahtnetz. Verschiebe den Stativring in der Höhe so, dass
die Brennerflamme gerade das Drahtnetz erreicht.
Abb. 2
-9-
Abb. 3
Abb. 4
Abb. 5
Abb. 6
Fülle ein 400 ml Becherglas bis zur Hälfte mit Wasser und gib einige Siedesteine dazu (Abb.
7). Erhitze es bis zum Sieden und stelle es zur Seite. Lösche die Bunsenbrennerflamme aus!
Abb. 7
- 10 -
Durchführung
Durchführung
Ablauf
Fülle folgende Flüssigkeiten mit einer Pipette in die Reagenzgläser
Reagenzglas
Flüssigkeit
1
10 Tropfen Ethanol
3
9 Tropfen Ethanol
1 Tropfen Methanol
3
10 Tropfen Obstbranntwein
4
10 Tropfen Korn
Abb. 8
Pipettiere in jedes Reagenzglas bis zu einer Höhe von 2 cm
Kaliumpermanganat/Phosphorsäurelösung. Lass die Reagenzgläser 10 Minuten im
Reagenzglasständer stehen.
- 11 -
Abb. 9
Gib nacheinander in jedes Reagenzglas unter leichtem Schwenken mit einer Pipette tropfenweise
schwefelsaure Oxalsäure bis die Lösungen entfärbt sind.
Pipettiere nun in jedes Reagenzglas bis zu einer Füllhöhe von 5 cm Schiffs Reagenz. Stelle die
Reagenzgläser 10 Minuten in das heiße Wasserbad.
Entsorgung
Die Lösungen müssen in den Behälter für halogenfreie organische Lösungsmittel.
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Ergebnisse
Ergebnisse
Notiere deine Beobachtungen in folgender Tabelle.
Tabelle 1
Reagenzglas
Flüssigkeit
1
Ethanol
2
Ethanol / Methanol
3
Obstbranntwein
4
Korn
Reaktion mt Schiffs Reagenz
Siehe Tabelle.
Reagenzglas
Flüssigkeit
Reaktion mt Schiffs Reagenz
1
Ethanol
negativ
2
Ethanol / Methanol
positiv
3
Obstbranntwein
positiv
4
Korn
negativ
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- 14 -
Auswertung
Auswertung
Frage 1
Ziehe Schlussfolgerungen aus deinen Beobachtungen.
Methanol wird durch Kaliumpermanganat zum Formaldehyd oxidiert. Formaldehyd
reagiert mit Schiffs Reagenz unter Bildung einer violetten Färbung. In Obstbranntwein
wurde Methanol nachgewiesen, in Korn dagegen nicht.
Zur Oxidation des Methanol wurde Kaliumpermanganat im Überschuss zugegeben.
Durch Zugabe von Oxalsäure wird das restliche Kaliumpermanganat reduziert.
Frage 2
Formuliere die Redoxreaktion von Kaliumpermanganat mit Oxalsäure in schwefelsaurer Lösung.
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Oxidation
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
Reduktion
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____________________________________________________________________________________________
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn Gesamtreaktion
Oxidation
+7
+2
KMn O4 → Mn SO4 −5 Elektronen
/·2
Reduktion
2+
2
H2C
+4
O4 → 2 C O2 +2 Elektronen
/·5
________________________________________________________
2 KMnO4 + 5 H2C2O4 + H2SO4 → 2 MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + 8 H2O
Frage 3
Warum sollten Lebensmittel möglichst wenig Methanol enthalten?
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Methanol ist eine giftige Flüssigkeit. Vergiftungen mit Methanol verursachen meist
vollständige und unwiderrufbare Erblindung. Die Verträglichkeit bei verschiedenen
Personen ist sehr unterschiedlich. So wurde bei einer Aufnahme von 10 ml Methanol
schon Erblindung beobachtet, anderer Menschen hatten keine Schäden bei einer
Aufnahme von 100 ml.
Ethanol verzögert den Abbau von Methanol und damit die Bildung giftiger
Oxidationsprodukte. Deshalb wird bei Vergiftungen mit Methanol als Gegengift Ethanol
eingesetzt.
Frage 4
Vervollständige die folgenden Aussagen:
1. Einfache Obstbrandweine enthalten deutlich nachweisbare Mengen
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn .
2. Mit nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn und nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn lässt sich Methanol
nachweisen.
3. Methanol ist nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn und führt zu unwiderrufbarer
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn .
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1. Einfache Obstbrandweine enthalten deutlich nachweisbare Mengen Methanol.
2. Mit Kaliumpermanganat und Schiffs Reagenz lässt sich Methanol nachweisen.
3. Methanol ist giftig und führt zu unwiderrufbarer Erblindung.
Frage 5
Warum ist der Genuss von Spirituosen aus unbekannter Quelle gefährlich und welche
Vorsichtsmaßnahmen sollten vor dem Genuss getroffen werden, damit keine gesundheitlichen
Schäden eintreten?
Unbekannte Spirituosen können einen hohen Methanolgehalt haben, besonders bei
Obstbrandweinen aus eigener Herstellung sollte man vorsichtig sein. Vor dem Genuss
sollte eine quantitaive Methanolbestimmung durchgeführt werden.
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