TEMA Tutto sulla birra

Giochi di Anacleto 2011/2012
EUSO 2012 - testo della prova di selezione delle due squadre italiane
Giochi di Anacleto 2011/2012
Prova di Selezione della Squadra Italiana
EUSO 2012
Padova, 29 marzo 2012
TEMA
Tutto sulla birra
tempo a disposizione
4 ore
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EUSO 2012 - testo della prova di selezione delle due squadre italiane
Istruzioni
Mentre lavori in laboratorio indossa camice e occhiali protettivi .
È assolutamente proibito bere o mangiare all’interno del laboratorio.
Hai a disposizione dei guanti che dovrai indossare quando maneggi le sostanze
chimiche. Fai particolare attenzione nel manipolare gli acidi.
Quando avrai finito dovrai consegnare i fogli delle risposte e tutti i fogli di carta
che hai usato per scrivere, anche quelli di brutta copia. Su tutti i fogli deve essere
riportato il nome della tua scuola.
Tutti i risultati dovranno essere riportati nel foglio risposte del tuo gruppo.
Attenzione!
Solo quello che avrai scritto sul foglio risposte vale per la valutazione.
Potete organizzare e distribuire il lavoro fra i diversi membri del gruppo nel modo
e nell’ordine che vi pare più opportuno.
Leggendo il testo individua le informazioni che ti servono per condurre le attività e
dare le risposte alle domande. Tieni sempre conto del tempo che hai a disposizione.
Quando hai finito lascia tutto sul tavolo: non sei autorizzato a portare con te
nulla di ciò che hai trovato in laboratorio.
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A. Il lievito e la fermentazione.
ATTIVITÀ A.I: I LIEVITI
[punti 2]
I lieviti sono microrganismi eucarioti, classificati nel gruppo dei Funghi. Le circa 1500 specie di lievito
descritte fino ad oggi formano due gruppi tassonomici separati (phyla), gli Ascomiceti e i Basidiomiceti.
Alcune specie di lievito, come la Candida albicans, sono dei patogeni opportunisti che possono causare
infezioni negli esseri umani. Il lievito più famoso, Saccharomyces cerevisiae, è impiegato da migliaia di
anni per la panificazione e la fermentazione di bevande alcoliche. La sua addomesticazione è molto
antica, come documentano testimonianze sumeriche ed egizie di 4000 anni fa. S. cerevisiae è unicellulare
e cresce in terreni di coltura semplici ed economici; le sue cellule di forma ellissoidale hanno un diametro
di circa 5 micron. In biologia è studiato soprattutto per indagare i processi essenziali di una cellula
eucariote. Il suo successo come organismo modello è dovuto alla facilità di manipolazione genetica: è
possibile introdurre sostituzioni geniche e studiarne gli effetti fenotipici, o far esprimere geni eterologhi
(es. umani). In natura S. cerevisiae si trova allo stato diploide, mentre i ceppi selezionati in laboratorio
sono in genere aploidi. Due lieviti aploidi (n) si possono incrociare, formando una cellula diploide (2n)
che si divide stabilmente per generazioni. In mancanza di nutrienti, i lieviti diploidi vanno incontro a
meiosi che genera 4 gameti aploidi chiamati spore. La genetica di lievito trae vantaggio dal fatto che le
spore prodotte da una singola meiosi sono racchiuse in un unico sacchettino (asco, da cui il termine
Ascomiceti), per cui è più facile studiare la segregazione dei caratteri. S. cerevisiae è anche il primo tra gli
organismi eucarioti di cui è stata determinata la sequenza nucleotidica tutti i geni, il 24 aprile 1996. La
sequenza completa del genoma consiste di circa 12 milioni di coppie di basi e contiene circa 6000 geni,
che codificano per proteine. Quindi il genoma di S. cerevisiae è solo 3 volte più grande del batterio
Escherichia coli, ma ben 260 volte più piccolo del genoma umano.
NOTA: le domande che seguono possono avere una o più risposte corrette.
A.I.1 Quali delle seguenti affermazioni sul genoma del lievito sono corrette? Disegna un
circolo intorno alle affermazioni corrette nel foglio risposte.
A
B
C
D
Il genoma del lievito consiste di un unico cromosoma circolare.
Il genoma del lievito è più piccolo del genoma umano perché i geni del lievito non
contengono introni.
Molti geni del lievito sono omologhi (cioè svolgono le stesse funzioni) ai geni umani.
In una cellula di lievito diploide i caratteri genetici recessivi e dominanti si equivalgono,
quindi il genoma delle 4 spore sarà perfettamente identico.
A.I.2 Quale o quali requisiti fanno di S. cerevisiae un ottimo organismo modello? Disegna
un circolo intorno alle affermazioni corrette nel foglio risposte.
A
B
C
D
S. cerevisiae si riproduce molto più in fretta di una cellula umana (tempo di raddoppio
1.25– 2 ore a 30 C) e le condizioni di coltura sono più facili.
Per trasformare le cellule di S. cerevisiae si utilizza il meccanismo della ricombinazione
omologa, che può aggiungere nuovi geni oppure eliminarne qualcuno per delezione.
Poiché è un eucariota, S. cerevisiae condivide con piante e animali la complessa struttura
interna della cellula.
La ricerca su S. cerevisiae ha avuto un forte incentivo economico, almeno ai suoi inizi,
dal largo uso del lievito nell’industria alimentare.
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ATTIVITÀ A.II: FERMENTAZIONE DELL’ETANOLO
[punti 14]
L’eccezionale fortuna tecnologica del lievito dipende dalla sua capacità di alternare il metabolismo
fermentativo e respiratorio. Come gli animali, i lieviti sono chemiorganotrofi e quindi hanno bisogno di
assumere composti organici come fonte di energia per crescere. Il carbonio è ricavato principalmente da
zuccheri monosaccaridi esosi (a sei atomi di carbonio), come il glucosio o il fruttosio, o da zuccheri
disaccaridi come il saccarosio e il maltosio. Nel 1857 il microbiologo francese Louis Pasteur, nel suo
scritto "Mémoire sur la fermentation alcoolique" dimostrò che la fermentazione alcolica, o meglio
dell’etanolo, è dovuta ai lieviti che si sviluppano negli estratti biologici. Pasteur dimostrò pure che
insufflando ossigeno nella massa del lievito la fermentazione era inibita, mentre le cellule erano stimolate
a crescere. Quest’ultima osservazione, più tardi, divenne nota come “Effetto Pasteur”.
A.II.1 La fermentazione alcolica, è un processo biologico nel quale zuccheri come glucosio,
fruttosio e saccarosio sono convertiti in energia cellulare, mentre etanolo e diossido
di carbonio sono prodotti di scarto metabolico. L’insieme di queste reazioni si
chiama glicolisi; quale delle seguenti affermazioni sulla glicolisi è corretta? Disegna
un circolo intorno alle affermazioni corrette nel foglio risposte.
A
B
C
D
Anche l’acqua è uno dei prodotti di scarto.
Per ogni molecola di glucosio, dieci molecole di ADP sono convertite in dieci molecole
di ATP.
La glicolisi è tipica degli organismi eucarioti.
La glicolisi ha luogo nel mitocondrio dove l’acido piruvico, come prodotto finale, può
entrare direttamente nel ciclo di Krebs.
A.II.2 Scrivi nel foglio risposte le due equazioni di reazioni chimiche che hanno luogo
quando il saccarosio viene trasformato in etanolo: prima dando luogo a glucosio e
successivamente da questi a etanolo e CO2.
A.II.3 Scrivi nel foglio risposte l’equazione chimica completa della trasformazione del
saccarosio in etanolo.
A.II.4 Tutte le bevande alcoliche sono prodotte dalla fermentazione dell’etanolo causata da
lievito. Il vino e il brandy sono prodotti dalla fermentazione di zuccheri naturali
presenti nella frutta, e specificamente nell’uva. Il rum è prodotto dalla
fermentazione della canna da zucchero. La birra ed il whisky sono prodotti dalla
fermentazione di amidi. Il lievito non è in grado di far fermentare l’amido
direttamente. L’amido deve essere degradato in semplici zuccheri fermentabili.
Quale tecnologia si usa nelle fabbriche della birra per la trasformazione dell’amido
in semplici zuccheri? Disegna un circolo intorno alle affermazioni corrette nel
foglio risposte.
A
I chicchi di grano germogliati sono una fonte ricca dell’enzima amilasi che è in grado di
fermentare l’amido, ottenendo lo scopo voluto.
B
I chicchi di grano sono riscaldati, raggiungendo temperature così elevate, che l’amido si
scompone in zuccheri fermentabili.
C
L’enzima amilasi è prodotto nei batteri, dai quali si può purificare facilmente, e quindi
viene utilizzato per il trattamento dell’amido.
D
I chicchi di grano sono pretrattati con batteri in grado di degradare l’amido e quindi
inoculati con i ceppi di lievito che producono etanolo.
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A.II.5 Che cosa causa l’aumento di volume della pasta per il pane? Disegna un circolo
intorno alle affermazioni corrette nel foglio risposte.
A
B
C
D
Durante il processo di fermentazione nella pasta del pane il lievito produce calore,
l’acqua evapora e forma delle bolle all’interno della pasta.
Il lievito nella pasta di pane produce diossido di carbonio come prodotto di scarto e
questo forma delle bolle nella pasta.
Il lievito nella pasta di pane produce etanolo come prodotto di scarto e rilascia calore.
L’etanolo evapora e forma delle bolle nella pasta.
Le bolle all’interno della pasta sono delle lacune vuote formatesi nei punti dove il lievito
ha consumato tutto il materiale di cui è costituita la pasta. La massa della pasta si espande
perché il lievito si riproduce molte volte e finisce per costituire la massima parte della
massa.
La capacità del lievito di convertire lo zucchero in etanolo è stata sfruttata dalla biotecnologia applicata
all’industria per produrre etanolo come combustibile. Un prodotto agricolo con un alto contenuto di
energia per metro quadrato e facilmente fermentabile è la barbabietola da zucchero (Beta vulgaris). La
barbabietola da zucchero può essere prodotta commercialmente in una grande varietà di zone climatiche.
Durante la prima stagione di crescita produce una grossa radice (1-2 kg) la cui massa è costituita fino al
20% di saccarosio. La barbabietola da zucchero, con buone condizioni climatiche, produce fino a 60
tonnellate di tuberi per ettaro (10 000 m2).
A.II.6 Quanto etanolo può, teoricamente, venire prodotto da 1 kg di barbabietole da
zucchero? Scrivi i tuoi calcoli sul foglio risposte.
A.II.7 Perché non è possibile raggiungere il massimo rendimento nella trasformazione del
saccarosio quando si usano per la fermentazione dei microrganismi? Disegna un
circolo intorno alle affermazioni corrette nel foglio risposte.
A
B
C
D
Perché viene rilasciato del carbonio in forma di CO2.
Del saccarosio rimane nella soluzione senza fermentare perché l’etanolo blocca il
processo di fermentazione.
Del carbonio finisce nelle macromolecole permettendo al microorganismo di crescere e
dividersi.
I reagenti non sono mai trasformati in prodotti al 100%.
A.II.8 L’energia contenuta in un litro di soluzione di etanolo è circa 21.5 MJ (M=106). Un
litro di soluzione di etanolo in realtà contiene 96% di etanolo. La densità di una
soluzione al 96% di etanolo è 789 g/l . Un paese come la Repubblica Czeca ha
un’area di 78866 km2 e un consumo di energia pari a 496 TWh all’anno (1Wh =
3600 J, T=1012). Quale percentuale dell’area totale del paese dovrebbe venire
dedicata alla coltivazione della barbabietola da zucchero se si decidesse di coprire
tutto il fabbisogno energetico del paese con l’etanolo prodotto dal saccarosio delle
barbabietole? Non considerare nel calcolo l’energia impiegata per la produzione
della barbabietola da zucchero. Riporta i tuoi calcoli sul foglio risposte.
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ATTIVITÀ A.III: TOLLERANZA ALL’ETANOLO
[punti 9]
Durante la fermentazione alcolica si sviluppa un tasso elevato di etanolo, che è una delle maggiori cause
di stress per le cellule di lievito. Per produrre bioetanolo su scala industriale con costi accettabili sarebbe
molto importante sviluppare nuovi ceppi di lievito, tolleranti ad alte concentrazioni di etanolo. Il lavoro
che ti viene chiesto consiste nella caratterizzazione della tolleranza all’etanolo (capacità di crescere in
ambienti contenenti etanolo) del comune lievito usato per la panificazione.
Materiali usati:
3 beute
4 palloncini gonfiabili di plastica
25 g di cubetti di zucchero
3 x 4 g di lievito di birra
Etanolo al 96 %
Acqua tiepida
Pipette di vetro e pipette automatiche
1 righello e due squadrette
Preparazione degli ambienti di coltura per il lievito:
•
Prepara 500 ml di una soluzione al 5% di saccarosio sciogliendo i cubetti di zucchero
nell’acqua contenuta nel becker a temperatura ambiente.
• Prepara nelle 3 beute 3 diversi ambienti di coltura (100 ml in ogni beuta) usando la
soluzione al 5% di saccarosio e la soluzione di etanolo al 96%.
A. contiene 0% di etanolo
B. contiene 10% di etanolo
•
C. contiene 20% di etanolo
Inocula con il lievito mettendone 4 g in ciascuna beuta. Assicurati che il lievito sia ben
disciolto in soluzione mescola con cura il contenuto di ogni beuta.
•
Con la soluzione al 5% di saccarosio che rimane riempi fino all’orlo la bottiglia da 500 ml, che
già contiene 20 g di lievito in soluzione zuccherina senza etanolo.
Col materiale che hai a disposizione effettuerai delle osservazioni che ti permettono di
stimare l’efficienza del metabolismo catabolico del lievito in un ambiente contenente
etanolo.
Progetta un esperimento usando i tre palloncini per seguire l’efficienza del metabolismo catabolico del
lievito in un ambiente contenente etanolo. Fai attenzione a non rompere il palloncino quando lo fissi al
collo delle beute e della bottiglia. Se dovesse accadere chiedi un nuovo palloncino.
A.III.1 Osserva quello che succede e rappresenta con un disegno nel riquadro del foglio
risposte. Indica con A la concentrazione 0% di etanolo, con B la concentrazione al
10%, con C la concentrazione al 20%. Non aver fretta! Aspetta almeno 60 minuti.
Ricordati di annotare per quanto tempo hai lasciato fermentare il lievito.
A.III.2 Quando decidi che è trascorso il tempo di osservazione registra, ove possibile, il diametro
dei palloncini e riporta le misure nel foglio risposte. Per misurare il diametro usa il righello e le due
squadrette. Riporta le misure nel foglio risposte.
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A.III.3 Quali metaboliti del catabolismo del saccarosio saranno generati nelle tre diverse
condizioni di crescita A-C (usa formule chimiche).
A.III.4
Quale o quali tipi di metabolismo ti aspetti alla fine del tuo esperimento nelle tre
diverse condizioni di crescita A-C? Usa le abbreviazioni AE per aerobico e AN
per anaerobico.
A.III.5
Quale sarà la maggiore condizione limitante per la crescita del lievito nelle
condizioni di crescita A e C? Usa l’abbreviazione O per O2, S per saccarosio, C per
CO2, E per etanolo, T per temperatura.
ATTIVITÀ A.IV: DESCRIZIONE DELLE CELLULE
[punti 8]
Lo studio della fermentazione alcolica nel XIX secolo fornì agli scienziati lo spunto per dibattiti serrati. Il
francese Louis Gay-Lussac propose nel 1812 un’interpretazione tutta chimica della trasformazione dello
zucchero in alcol etilico, che escludeva l’intervento di fattori di origine biologica. Tale convinzione fu
appoggiata a lungo dai grandi chimici dell’epoca, soprattutto dopo che Friedrich Wöhler nel 1828 riuscì a
sintetizzare per via chimica un composto organico, l’urea, impiegando solo reagenti inorganici. La
controversia fu infine risolta da Louis Pasteur, il quale dimostrò che i lieviti accumulatisi sul fondo dei
recipienti non erano per nulla un sottoprodotto della reazione. Al contrario, i “lieviti alcolici” erano parte
attiva nella fermentazione alcolica, così come quelli che Pasteur chiamava i “lieviti lattici” (oggi diremo
lactobacilli) intervenivano nella fermentazione lattica.
Il tuo compito consiste ora nell’osservare e descrivere le cellule di lievito al microscopio.
A.IV.1 Osservazione al microscopio ottico delle cellule di lievito.
Al termine dell’esperimento precedente, preleva una piccola goccia di cultura dalla
fiasca A (quella senza etanolo) e trasferiscila in un vetrino da microscopia.
Stendi un vetrino coprioggetto sopra la goccia e osserva le cellule al microscopio.
Fai uno schizzo di una tipica cellula di lievito nel foglio risposte. Quali caratteristiche
hanno le cellule che si stanno dividendo?
N.B. Se la cultura non è abbastanza torbida ci saranno poche cellule nel campo visivo. Preleva
allora un piccolo volume (circa 100 microlitri), trasferiscilo in una provetta da 1.5 ml e
centrifuga brevemente prima dell’osservazione al microscopio.
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B. studio degli zuccheri residui
La tolleranza del lievito all’etanolo è un prerequisito per la quantità di zucchero che si trasforma in
etanolo. In effetti, in ogni preparazione del vino o della birra rimane dello zucchero residuo e ciò è
importante perché influisce sul sapore della bevanda. Lo zucchero residuo si misura in grammi di
zucchero per litro, abbreviato in g/L. Anche fra i vini più secchi è raro trovarne con un livello inferiore a
1 g/L. Ciò è dovuto all’incapacità del lievito di fermentare certi tipi di zuccheri. Per contro un vino con un
livello superiore a 45 g/L si considera dolce e molti dei più rinomati vini dolci raggiungono livelli di
zucchero assai superiori. Per esempio, le grandi annate del Château d'Yquem contengono 100 – 150 g/L
di zucchero residuo. Il tipo più dolce di Tokaji ungherese, l’Eszencia, contiene più di 450 g/L e in annate
eccezionali si sono misurati fino a 900 g/L ! La sensazione di dolcezza del vino dipende anche da altri
fattori come l’acidità, il livello alcolico, il contenuto di tannino e il fatto che il vino sia o no frizzante.
Nella produzione della birra si è presentata la necessità di mettere sul mercato delle birre a basso
contenuto zuccherino, specialmente per i diabetici, le cui cellule non riescono a controllare
adeguatamente l’assunzione del glucosio circolante. Per un diabetico, il glucosio non fermentato presente
nella birra è un importante fattore di rischio. Per questo motivo dei ricercatori tedeschi hanno sviluppato
una birra speciale per diabetici (Diätbier), nella cui produzione si riesce a raggiungere una fermentazione
completa degli zuccheri. Come risultato, questa birra ha un contenuto di alcol simile a quello di una birra
comune, ma non presenta quasi nessun residuo di zuccheri o carboidrati.
Si capisce quindi che nella produzione del vino e della birra è importante avere una misura quantitativa
dello zucchero residuo, soprattutto negli stadi finali della lavorazione. Oggi cercherete di eseguire questa
misura usando la tecnica molto precisa della determinazione iodometrica.
ATTIVITÀ B.I: IL GLUCOSIO
[punti 2]
B.I.1 Quale delle seguenti affermazioni sul glucosio è corretta? Disegna un circolo intorno
all’affermazione corretta nel foglio risposte.
A
B
C
D
Il glucosio è il principale prodotto della fotosintesi ed è il combustibile della respirazione.
La molecola del glucosio è chirale, con due enantiomeri (D-glucosio e L-glucosio), l'uno
speculare all'altro. Il D-glucosio è detto anche destrosio, perché in soluzione ruota il
piano della luce polarizzata verso destra.
Il glucosio si scioglie bene in etanolo e poco in acqua.
La molecola di glucosio contiene un gruppo -CHO, tipico delle aldeidi. Per questo motivo
il glucosio è considerato uno zucchero monosaccaride aldoso.
B.I.2 In natura, quali zuccheri complessi forma il glucosio? Disegna un circolo intorno
all’affermazione corretta nel foglio risposte.
A
B
C
D
Una molecola di glucosio ed una di fruttosio formano una molecola di saccarosio, il
comune zucchero da tavola.
Il glucosio insieme al galattosio forma la cellulosa. La presenza di galattosio rende le
fibrille di cellulosa molto resistenti e difficili da dissolvere.
Il glicogeno è un polimero del glucosio, molto utilizzato come fonte energetica da
animali (uomo incluso) e funghi.
L’amido è un polimero del glucosio, che le piante verdi utilizzano come sostanza di
riserva. È anche sfruttato in numerosi processi industriali come agente addensante o
collante.
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ATTIVITÀ B.II: ANALISI DEL CAMPIONE DI GLUCOSIO [punti 23]
Determinazione iodometrica degli zuccheri riducenti
La quantità di zuccheri riducenti presenti in una soluzione acquosa si può determinare con il
metodo di Luff-Schoorl, che prevede alcune varianti e adattamenti. Nel nostro caso, il campione
diluito da analizzare (che contiene glucosio) reagirà a caldo con un eccesso di reattivo di
Fehling. Se questa reazione avviene in condizioni controllate di tempo, temperatura,
concentrazione e composizione dei reagenti, la massa di rame ridotto che si sviluppa è
proporzionale alla massa degli zuccheri riducenti presenti nel campione analizzato. Si può così
stimare la concentrazione iniziale di glucosio per determinazione iodometrica del rame rimasto
non ridotto dopo la reazione.
A) Ossidazione del glucosio con solfato di rame (CuSO4)
Il reattivo di Fehling è una soluzione alcalina dello ione rameico complessato con ioni tartrato,
per impedirne la precipitazione come idrossido. La reazione a caldo con glucosio forma l'ossido
rameoso di colore rosso:
B) Quantificazione del rame ridotto
Gli ioni Cu2+ rimasti in soluzione sono ridotti con KI in ambiente acido, secondo la reazione:
2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2
Per determinare la concentrazione (ignota) di Cu2+ ridotto, si esegue un'analisi volumetrica con
una soluzione di tiosolfato sodico (a titolo noto). In quest’analisi la salda d'amido funge da
indicatore. Lo iodio (I2) sviluppato in precedenza reagirà con il tiosolfato in questo modo:
In parallelo si applica lo stesso procedimento a un campione di controllo (bianco), che contiene
solo acqua distillata. La quantità di Cu2+ ridotto che ha reagito con il glucosio si ricava
calcolando la differenza tra il volume di tiosolfato standard utilizzato per la prova in bianco e
quello richiesto per la titolazione del campione. Poiché la reazione di riduzione del Cu2+ non
decorre secondo precisi rapporti stechiometrici, per il calcolo finale dovrete fare riferimento alla
Tabella 1 (riportata sotto), che è stata compilata attraverso l’analisi di numerosi dati sperimentali.
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Apparecchiatura e reagenti per la parte sperimentale:
Campione: Glucosio in soluzione
Strumenti:
Fiasca volumetrica 100 ml
2× fiasche da titolazione (250 ml)
1× Buretta 25 ml
1× imbuto per polveri
1× cilindri graduati 10 ml
2× beute (250 ml)
2× pipette 10 ml
2× Imbuti
2× becker 150 ml
1× bottiglia di plastica da lavaggio (con
acqua distillata)
• Sostanze chimiche:
-
Soluzione di Fehling A (69.28 g CuSO4·5H2O in 1 litro di soluzione acquosa)
Soluzione di Fehling B (346.0 g C4H4O6NaK·4H2O e 100 g NaOH in 1 litro)
Soluzione ca. 0.1 M di tiosolfato di sodio (Na2S2O3)
Ioduro di potassio (KI) - solido
Soluzione 2 M acido solforico H2SO4
Amido indicatore
Soluzione standard di Iodato di potassio (KIO3) – la concentrazione è riportata
sull’etichetta
Protocollo sperimentale:
NOTA:
L’attività B.III che segue nel testo può essere svolta sia prima che dopo la presente attività
B.II o può essere saltata. In ogni caso leggi attentamente sia la parte B.II che la parte B.III
prima di prendere una decisione. Annota la tua decisione sul foglio risposte.
− Qualora decidessi di svolgere B.III dopo, nei calcoli di questa sezione assumi che la
soluzione di tiosolfato abbia concentrazione esattamente 0.1 M. Ricalcolerai poi il
risultato finale al punto B.III.3.
− Qualora decidessi di svolgere B.III prima, nei calcoli di questa sezione utilizza
direttamente il valore della concentrazione della soluzione di tiosolfato determinata nella
standardizzazione. Non dovrai quindi ricalcolare il risultato al punto B.III.3.
− Qualora decidessi di saltare B.III, del tutto o in parte, puoi richiederne il risultato agli
organizzatori al costo di una penalizzazione sul punteggio pari a:
tre quarti del punteggio dell’attività B.III se richiedi il risultato della
sola parte B.III.1
il punteggio totale di B.III se richiedi il risultato di B.III.2
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NOTE sull’uso della buretta:
non applicare forze laterali eccessive alla buretta: si può rompere facilmente. Fai
particolare attenzione quando agisci sul rubinetto: giralo con una mano mentre con l’altra
afferri la buretta poco lontano dal rubinetto per tenerla ferma ed avere un migliore
controllo. Il rubinetto deve girare senza eccessiva resistenza. In caso di difficoltà chiama
un assistente. Prima di iniziare una titolazione non devono esserci bolle d’aria tra il
rubinetto e il becco della buretta. Per rimuoverle, con la buretta piena apri rapidamente
per qualche istante il rubinetto al massimo e richiudilo subito (tutto ciò ovviamente non
sopra la soluzione da titolare!). Se necessario ripeti questa operazione qualche volta
evitando però di sprecare troppa soluzione.
•
Trasferisci il campione di glucosio in soluzione nella fiasca volumetrica (100 mL). Per
ridurre gli errori, si consiglia di lavare la boccetta del glucosio con acqua distillata e
recuperare l’acqua di lavaggio versandola nella stessa fiasca volumetrica. Infine, riempi la
fiasca volumetrica fino al segno con acqua distillata.
A) Ossidazione del campione
• Pipetta accuratamente 10.0 ml della soluzione di Fehling A e successivamente 10.0 ml
della soluzione di Fehling B nella beuta da 250 ml. Procedi con attenzione!
• Aggiungi 10.0 ml del campione e 20 ml di acqua distillata in modo da portare il volume
totale della miscela di reazione a 50 ml.
• Mescola delicatamente il contenuto della fiasca.
• Aggiungi due palline di vetro per evitare scosse durante l’ebollizione e metti
nell’imboccatura della beuta un piccolo imbuto di vetro.
• Assicurati che la beuta sia asciutta all’esterno! Metti la beuta su un fornello
aggiustando la temperatura in modo da arrivare all’ebollizione in circa 3 minuti.
• Fai bollire per esattamente 2 minuti ( il tempo di riscaldamento deve essere di 5 minuti)
• Raffredda rapidamente a temperatura ambiente mettendo la beuta in un bagno di acqua.
B) Quantificazione del rame ridotto
•
Aggiungi circa 2 g di KI solido e mescola accuratamente il contenuto.
•
Aggiungi 15 ml di soluzione 2 M di H2SO4 dal cilindro graduato (la soluzione deve
diventare bruna per la produzione di iodio altrimenti devi aggiungere un’altra porzione di
acido solforico). Procedi con la massima prudenza ed attenzione!
•
Titola immediatamente con la soluzione 0.1 M di sodio tiosolfato (Na2S2O3) fino a
raggiungere un leggero colore giallo. Cerca di svolgere questa parte abbastanza rapidamente
per evitare che lo iodio evapori.
•
Aggiungi 5 ml di amido indicatore e continua a titolare, ora più lentamente, fino alla
scomparsa del colore blu.
•
B.II.1 Riporta nel foglio risposte il volume di soluzione ca. 0.1 M di sodio tiosolfato che
hai usato in ciascuna analisi.
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•
Ripeti l’analisi almeno due volte e se necessario tre volte.
•
Esegui l’analisi del campione di controllo esattamente come sopra, ma usa 10 ml di acqua
distillata al posto dei 10 ml del campione.
•
Calcola la differenza tra volume di soluzione ca. 0.1 M Na2S2O3 utilizzato per la titolazione
del campione di controllo e del campione di glucosio, utilizzando il valore medio dei tuoi
esperimenti. La corrispondente quantità di glucosio si ricava dalla tabella supplementare 1.
•
Il risultato va espresso in milligrammi (mg) di glucosio nell’intero campione che vi è stato
consegnato.
•
B.II.2 Riporta i calcoli e il risultato sul foglio risposte!
Tabella 1: Dipendenza della massa di glucosio (mg) dal volume di una soluzione
esattamente 0.1 M di Na2S2O3 (ml) equivalente al rame ridotto.
0.1 M Na2S2O3
volume (ml)
Massa di
0.1 M Na2S2O3
Massa di
0.1 M Na2S2O3
Massa di
Glucosio (mg) volume (ml) Glucosio (mg) volume (ml) Glucosio (mg)
1.0
3.2
9.0
28.9
17.0
56.3
2.0
6.3
10.0
32.3
18.0
59.8
3.0
9.4
11.0
35.7
19.0
63.3
4.0
12.6
12.0
39.0
20.0
66.9
5.0
15.9
13.0
42.4
21.0
70.7
6.0
19.2
14.0
45.8
22.0
74.5
7.0
22.4
15.0
49.3
23.0
78.5
8.0
25.6
16.0
52.8
24.0
82.6
ATTIVITÀ B.III: STANDARDIZZAZIONE DEL Na2S2O3 0.1 M [punti 8]
La precisione della misura precedente dipende ovviamente dalla bontà della soluzione di sodio tiosolfato
0.1 M utilizzata. Il tiosolfato di sodio commerciale infatti generalmente non ha elevata purezza, e le sue
soluzioni non sono stabili nel tempo. Dovrai ora standardizzare la soluzione di tiosolfato che ti era stata
fornita, ovvero stimare la reale concentrazione di ioni tiosolfato mediante titolazione con una soluzione di
Iodato di potassio, un cosiddetto standard primario perché stabile e disponibile in elevata purezza.
•
Nella fiasca da titolazione da 250 ml, che già contiene 10 ml di una soluzione standard (ca.
0.05 M - il titolo esatto è riportato sull’etichetta) di Iodato di potassio (KIO3), aggiungi un
volume appropriato di acqua distillata (circa 50 ml).
•
Aggiungi circa 1 g di KI solido e mescola con cura il contenuto della fiasca.
•
Aggiungi 5 ml di 2 M H2SO4 dal cilindro graduato. Procedi con attenzione!
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Giochi di Anacleto 2011/2012
EUSO 2012 - testo della prova di selezione delle due squadre italiane
•
Titola immediatamente con la soluzione ca. 0.1 M di sodio tiosolfato (Na2S2O3) fino a un
colore giallino. Cerca di svolgere questa parte abbastanza rapidamente per evitare che lo
iodio evapori.
•
Aggiungi circa 5 ml di amido indicatore e continua la titolazione fino alla scomparsa del
colore blu dell’indicatore.
•
B.III.1 Nel foglio risposte riporta il volume di soluzione ca. 0.1 M di sodio tiosolfato che
hai usato in ciascuna prova.
•
Fai l’analisi almeno due volte e anche tre se necessario.
•
B.III.2 Calcola la concentrazione reale della soluzione di Na2S2O3. Riporta i tuoi calcoli
e il risultato sul foglio risposte.
•
B.III.3 Utilizzando il titolo appena determinato per la soluzione di Na2S2O3, se hai già
svolto l’attività B.II, ricalcola (attenzione!!) la quantità di glucosio presente nel tuo
campione. Riporta i tuoi calcoli e il risultato sul foglio risposte.
•
La standardizzazione è caratterizzata dalle seguenti reazioni:
IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 + 3 H2O
I2 + 2 S2O32- → 2 I- + S4O62-
FINE.
BUON LAVORO
E
IN BOCCA AL LUPO!!!
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