急!化學!橘子汁裡的"檸檬酸"和"溫度"的關係

2011-08-17 6:12 pm
各位大大您們好: 我是一個澳洲高二的學生 最近要寫一個化學報告 關於"橘子汁裡的檸檬酸和溫度的關係"---> "how the citric acid content in orange juice is affected bt the temperature at which the orange juice is stored."---意思:我要做實驗並找出橘子汁裡的檸檬酸是否會因為你儲存的溫度不同而改變 例如:當你把橘子汁放在常溫下 這杯橘子汁裡的檸檬酸是否會比 假如你把一杯一樣的橘子汁放在冰箱裡 多 (我只是舉個例子)
在這個實驗中 每組要自己計畫自己的實驗步驟 我們這組觀察了四種溫度 分別是 1.高溫(80~85度) 2.微燙(大約37度) 3.常溫(大約25度) 4.冰(大約0.1度)
我們的實驗步驟:
1. 先把"不知道莫耳數的"NaOH 放到 滴定管(burette) 然後用吸量管(pipette)吸20mL 的0.1M 的potassium hydrogen phthalate (鄰苯二甲酸氫鉀) 到一個燒瓶 並加入 phenolphthalein indicator( 酚酞指示劑 )然後開始滴定(titration)直到燒瓶裡的 水溶液變色為止 在它快要變色前把NaOH用的量寫下來 這樣就可以算NaOH的莫耳數了(Molarity)
2. 我們接下來算好 NaOH的M後 就算果汁的 p.s. 滴定果汁~20ML的果汁經過吸量管放在flask裡 滴定管裡是剛剛藉由鄰苯二甲酸氫鉀算出M 的NaOH 然後開始滴定 假如 發現NaOH 需要超過 20L或少於10mL才/就 可以使果汁變色的話 你要把果汁稀釋(dilution)或讓他濃度變高 舉例來說: 如果NaOH需要>30mL的話要加水進去 並記錄比例(ratio) 反之 假如NaOH只需要<10mL的話 就要用多一點比例的果汁了 比例也是要寫下來 注意: 我們這組的比例是 水:果汁=1:3
3.我們調好足夠的果汁 (比例1:3) 並分成4等份 然後開始我們的實驗 常溫很好做---跟平常一樣 至於其他的溫度: 我們先把用器具把溫度調到我們想要的 然後把我們的果汁 (裝在一個燒瓶裡) 放進該溫度 計時十分鐘後再拿出來 例如: 當我們做80~85度時 先用火爐(裡面有水) 加熱加到80~85度 (用溫度計看是否達到該溫度) 然後放我們1/4的果汁(裝在燒瓶裡) 進去火爐長達10分鐘 當十分鐘到時 開始我們該溫度的滴定 NaOH在滴定管理 果汁在下面的燒瓶裡 (記住: 我們有用吸量管吸20mL的該溫度果汁到另一個新燒瓶 在做實驗) ---->每一種溫度都是這種步驟唷
4.我們目前已做三種溫度了 還有一種 (每一堂做一種溫度 雖然這樣很不好 可是沒辦法因為時間不夠 不過我們可以寫進我們的報告裡"實驗造成的誤差"這個部份 並加以討論) 可是呀我們這組的結果很奇怪 完全沒有任何趨勢可言(trend) e.g. 當溫度越高時 檸檬酸會越酸 或是 當溫度越低時檸檬酸越高 之類的. .OR 會不會溫度並不影響檸檬酸? . 我想可能是我們實驗做錯了 不知有哪位大大 可以告訴我 "正確應有的結果"? 這樣的話我可以在下一次實驗中 重做我的實驗 或是 在我的報告裡說 "真正的結論應ˋ該是. . . 但是我們的結果是. . .很顯然我們的實驗過程中有錯誤 這些錯誤呢包含. . .雖然這些錯誤造成我們這組的實驗跟真正的不一樣 但是我們可以藉由. . 而改進 這樣的話我們下一次應該就會得到 和現實生活中一樣的答案"
以下是我找到的網頁 它說: 溫度越高 orange juice 的pH會越低
http://www.scienceline.ucsb.edu/search/DB/show_question.php?key=1287244994&task=category&method=&form_keywords=&form_category=physics&start=
所以 我想會不會是溫度越高 pH值越低 所需的NaOH也變多 然代表寧矇酸更多
我都找不道相關網頁說 請各位幫幫忙 我不知道該不該相信這種網頁因為只有這個網頁這樣說 其他的網頁都沒寫關於這種問題的 請各位發表意見 (搞不好是這網頁錯了也不一定!!!) 我這個報告的草稿這星期5要交 然後 最終報告是下禮拜五 很急呀!! 謝謝幫忙~~~
更新1:

己式庚辛大大您好: 很抱歉我的format讓您照成很大的困擾! 真的很抱歉~ (p.s. 在發問問題時 我會改字型 但是現在我打得是"補充內容" 所以不知如何改 I'm sorry about that) 至於我的hypothesis 並不是光看第一段就下結論! (那個website 我看得是answer 2) answer 2整段我看完了 從那個式子裡 citric acid<=> citrate+H+ (endothermic reaction) 所以 當溫度增高時 反應式會往右邊移 H+ 變多 然後pH值下降

更新2:

這個實驗是用titration 去找citric acid content (用NaOH滴定) 因為citric acid 是酸性 NaOH是鹼性 所以整個titration 是一個 acid-base reaction (酸鹼反應) 當酸鹼中和時 果汁會變色 因為有phenolphthalein indicator(酚酞指示劑) 的幫忙 所以我想當溫度越來越高時 citric aicd 離子化成citrate+H (cation) citric acid 變少 pH值下降 NaOH 所需滴定量變少 ---->我是這麼推論的

更新3:

然後我覺得我的實驗結果還蠻合的 因為 room temperature(18度--->澳洲現在是冬天) 需要around 24mL 的NaOH 然後38度 需要15.5mL 50度需要15.3mL (38度和50度可能是experimental error)====> 到目前都有和我的hypothesis一致 就只差80度和0度那個溫度 80度那個所需要的NaOH mL 是17.6 0度那個需要16.7mL 但是我決定寫: 因為這兩個溫度都太超過了 (extremely above / below the 適合範圍)

更新4:

所以請問己式庚辛大大 為什麼 您說NaOH 滴定法是去算檸檬酸的總含量? 謝謝 p.s. 請問如果我要算citric acid content 是要用 以下的化學反應式嗎? C6H8O7 + 3NaOH --> Na3C6H5O7 + 3H2O WORD EQUATION: Citric Acid + Sodium Hydroxide --> Sodium Citrate + Water

更新5:

Note: 我並不是要怪罪別人的網頁 只是老師說 要相信更reliable 的網頁!!! 而且我有compare my results with my friends 我的朋友們有些在不同組 一組說 溫度越高NaOH所需量越多 一組說 沒關係 一組說 在某一個範圍裡有關係: 溫度越高 NaOH需要得越少 謝謝指教!

回答 (3)

2011-08-21 3:01 am
✔ 最佳答案
下次麻煩分段隔行把字體調小, 方便閱讀; 我可沒義務要費精神幫人答題, 麻煩把問題寫得怡人一點.

很抱歉這樣說, 但我認為你實驗的假設從一開始就錯了, 錯得很離譜.

你找到的網址我看到了, 不過我打賭你只看了第一段就下結論了吧?
文中根本沒說過檸檬酸的含量會提升, 只說了溫度高時pH值會下降; 而下降的原因也說明得很清楚, 是由於檸檬酸於水離解是吸熱反應, 並且可以達到平衡狀態.

一個達至平衡狀態的系統, 會改變自身的狀態. 以減輕外來技動對系統產生的影響:
睡覺時發生大停電, 空調不運作使室內氣溫提升, 自然會把身上的棉被推開一些, 推開一兩張薄氈, 也許再脫了上衣, 總之要令自己感到涼快, 卻又不會太冷.

原本的平衡狀態(蓋上被子睡覺) 受外來擾動(氣溫上升) 影響, 系統(自己) 會作相應調節(推開被氈), 以達至新的平衡狀態(也許是裸睡... 嘻嘻!). 被氈依然在床邊, 沒有丟失; 假設一陣涼風吹來, 自己自然會重新蓋好被: 平衡狀態是可逆的.

這個時候, 若有人想要"調查床上被氈的總數目", 怎樣調查最好?
- 直接檢視自己身上被氈的數目
- 確保空調運行, 把自己身上的被氈(殘忍地) 一張一張抽開點算, 看著自己感到冷時不斷摸索旁邊多餘的被氈, 直至自己沒有被氈無助的瑟縮一角 ---- 哇, 好殘忍.

第一個方法受室內氣溫影響, 而第二個方法就夠全面了. 如果是在同一溫度下比較不同人的睡姿, 那還有可比性; 一個10度一個40度然後直接檢視身上被氈的數目, 那不公平吧.


同樣道理, 系統是檸檬酸溶液和固定的pH值, 外來擾動是溫度提升, 系統加大了吸熱反應(檸檬酸的離解), 以減輕外來擾動的影響; 第一個方法量度的是pH值, 第二個方法量度的是檸檬酸的總含量.

換言之, 你從根本的假設就錯了: 改變檸檬酸含量的確會改變pH值, 但pH值的改變不一定是由於檸檬酸含量的改變呀!

檸檬酸溶液在高溫時的確會變酸了, 但檸檬酸的含量根本沒變, 變的只是pH值; 偏偏滴定法量度的不是pH值, 而是酸(檸檬酸)的總含量.


你的實驗步驟看起來很嚴謹, 這樣很好; 而實驗結果的趨勢也符合我的期望, 也就是沒趨勢: 檸檬酸總含量一樣, 結果自然是一樣了.
如果你的報告是"溫度會否影響檸檬酸的含量", 那很好, 你已經有答案了: 不會.
你怎樣"改進" 實驗步驟都不會達至你預期中"現實生活中一樣的答案"; 反而如果你說你真的做到了這樣的一個答案, 要不是你扭曲了甚麼步驟, 要不是你根本在作弊.

我知道你很疑惑, 但你根本量錯了目標 ---- 你要測試檸檬酸在不同溫度下的酸性, 那是要量度pH值: 用電子pH計, 用pH指示劑, 用這些.


別第一時間怪罪別人的網頁, 先想想自己的主見是否有誤, 是否先入為主, 自己的邏輯是否有問題 ---- 天上下雨地面會濕, 地面濕了可不一定是天上下雨; 被劊子手砍掉腦袋自然會死, 可人死時不一定會丟腦袋吧?



2011-08-23 06:10:53 補充:
搞清楚滴定發生甚麼事.
滴定時, hydroxide 與H+ 反應, 生成水;
H+ 來自檸檬酸的離解.
然而, 當溶液中的H+ 因反應而減少時, 未曾離解的檸檬酸分子會離解, 繼續生成H+, 直至所有檸檬酸分子被耗盡.

考慮以下情況:
在低溫時, 100個檸檬酸分子<開始時>只有1個離解(生成3個H+), 但滴定過程中H+被耗用, 酸分子繼續離解, 直至所有(100個)酸分子都離解完畢, 產生300個的H+都反應完畢.
在高溫時, 100個檸檬酸分子<開始時>有50個離解(生成150個H+), 滴定完畢時還是所有酸分子離解, 生成的共300個H+ 完全反應.

2011-08-23 06:19:56 補充:
所以, 開始時有多少酸分子離解/溶液的pH為何, 根本不重要;
最重要是, 因為酸分子的數目相同, 故耗用alkali 的份量也相同.
這個在化學課滴定有學過吧? 同樣摩爾濃度的鹽酸和醋酸, 不論其酸性強弱, 起始時H+濃度, 滴定後最終所需的alkali 的份量亦是相同.

至於你的實驗結果就更令人覺得你的推斷有問題: 目前只有4個data, 有兩個與hypothesis 不符, 你還能說"實驗結果還是與假設相吻合的". 這樣太牽強了吧?
- 每組實驗你重複了多少次?
- 為甚麼滴定有"合適的溫度範圍"? 是你硬拗以排除不合心意的數據嗎?

2011-08-23 06:31:04 補充:
(補充第一點): 重複數次實驗, 可以查看15.3 ~ 17.6 ml 是否正常範圍, 實驗誤差有多大. 如果同樣條件下誤差也有2ml, 那你的實驗結果根本不足以證明 "不同溫度下會導致不同的結果".

- 就算第二點成立, 只有二個data point 也不足夠去支持你的假說. 你可以在你認為的 "合適溫度範圍" 中, 再挑選幾組條件重複實驗以驗證, 例如10度, 20度, 30度, 40度...
- 如果實際條件不許可重複實驗, 最少也要註明這些可行的改善方案.

2011-08-23 06:36:25 補充:
我感覺你們看到所謂的"趨勢" 只是從兩三個data point "看到" 的隨機誤差, 數字稍微變化便以為有關聯.
設計實驗不容易, 驗證 理解並詮釋實驗結果(特別是數字) 更不容易. 我不曉得你的程度到哪裡, 最低最低限度實驗也要重複兩次才敢說實話吧; 若有餘力, 則可以參考統計學的書籍, 搜尋 normal distribution / Student's t-test 兩個關鍵字會有幫助.

2011-08-26 02:24:06 補充:
我最初也以為是測試橘子中酶 enzyme 在不同溫度下的活性(生成檸檬酸)呢.
2014-10-19 11:19 pm
到下面的網址看看吧

▶▶http://qoozoo09260.pixnet.net/blog
2011-08-24 3:45 am
你搞錯滴定的用法了...

鹽酸和醋酸的pH值不同對吧?
你拿1M的鹽酸和1M的醋酸去作滴定,結果是一樣的...

不知道你學到Le Chatelier's principle(勒沙特列原理) 或 The Principle of Chemical Equilibrium了沒?
這樣你就會知道,當作酸鹼中和滴定時,因為酸性不斷減少,所以弱酸會不斷的繼續釋放出H+,這也是為甚麼滴定弱酸時它的滴定曲線是緩步向上的,因為會形成buffer
所以用滴定只能測強酸的pH值,也就是完全解離的酸的

弱酸的pH值要用pH meter測

我本來以為你們是要測把橘子冰久一點..會不會讓他的檸檬酸含量產生變化.


收錄日期: 2021-04-20 01:00:48
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110817000010KK02307

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