MAOL ry:n pisteitysohjeen mukaan:
a) Mehun pH ei muutu, koska mehuun lisätty sokeri ei muuta mehun oksoniumionikonsentraatiota.
b) Heikon hapon vesiliuos on emäksinen, joten pH nousee hiukan.
c) Höyry on neutraalia, puhdasta vettä.
a) Perustelu? Toteamus, että pH-arvo ei muutu, koska sokeri ei muuta oksoniumionikonsentraatiota, on liian ylimalkainen. Sokeriliuos on kyllä neutraalia, mutta sitruunahappo on heikko kolmiarvoinen happo (pKa1 = 3,14). Heikon hapon vesiliuoksen pH-arvoa arvioitaessa tulisi ottaa huomioon myös mahdollinen protolysoitumattoman hapon konsentraation muutos, koska se vaikuttaa protolyysitasapainon mukaisesti oksoniumionikonsentraatioon. Muuttaako sokeri sitten protolysoitumattoman hapon konsentraatiota? Kukapa tietää, vaikka esteröityminen voisi sitä hieman (vrt. kohta b) muuttaakin...
b) Sakariini on hyvin heikko happo, joten sen suolan vesiliuos on emäksinen. Tehtävässä ei mainittu, kuinka paljon sakariinia lisätään mehuun eikä kuinka paljon mehua on. Mehun pH:ksi ilmoitettiin likimääräisesti noin 2 ja sanottiin happamuuden johtuvan pääosin sitruunahaposta. Mitä muita pH-arvoon mahdollisesti vaikuttavia aineita mehussa mahtanee olla? Olisiko muutos mitattavissa? Kysytäänkö teoriassa mahdollista muutosta vai käytännön tilanteessa todennäköistä muutosta?
Muutamia laskelmia
|
Ohessa sitruunahapon ensimmäisen happovakion perusteella laskettuna muutamia pH-arvoja ja niitä vastaavia happokonsentraatioita. Sakkariinin pKa = 11,68. |
 |
||
| 1 sakkariini 2 sakkariinin natriumsuola | ||
| M(suola) = 205,16
g/mol M(happo) = 183,69 g/mol |
ADI (acceptable daily intake) on 5 mg / ruumiinpaino kg / vrk. Siis 80 kg:n painoiselle henkilölle määrä on 400 mg / vrk. Sakkariinin makeus on noin 300 – 500 -kertainen sakkaroosiin verrattuna. Joissakin lähteissä arvioidaan makeus jopa 700-kertaiseksi. Sakkariinilla on karvas jälkimaku, joten se sopii makeuttajaksi parhaiten happoisiin mehuihin ja virvoitusjuomiin.
Oletetaanpa, että 1 dl:aan (100 ml) sitruunamehua lisätään 20 mg sakariinin natriumsuolaa (määrä vastannee 2-3 teelusikallista kidesokeria). Sakariinia tulee mehuun 0,020 g : 205,16 g/mol = 0,0974 mmol. Mehun pH on 2, jolloin sitruunahapon konsentraatio on 0,139 M (tarkkuus!). Koska happoa on ylimäärin, voidaan olettaa emäksisen anionin neutraloituvan kokonaan. Happoa jää 13,8 mmol – 0,0974 mmol = 13,8026 mmol, pH:ksi tulee 2,02. ( [HA]:ksi saadaan tämän pH-arvon mukaan laskien 0,132 M, joten lähtöarvojen epätarkkuus häiritsee!)
Sitruunamehua puristettaessa ja kuumennettaessa tuntuu selvä sitruunan tuoksu. Se ei johdu sitruunahaposta, vaan haihtuvista aromiaineista, joita sekoittuu myös vesihöyryyn, joten ihan puhdasta vettä höyry ei ole, vaikkapa neutraalia olisikin.
Hurskas toive: kunpa tämän tyyppiset tehtävät eivät yleistyisi reaalikokeen kemiassa!
Kemia on luonnontiede, jossa päättelyn tueksi tarvitaan faktoja. Tehtävässä niitä oli tarjolla kovin vähän. Arkielämän tilanteisiin soveltaminen tuo lisäksi mukanaan koko joukon uusia muuttujia, joiden vaikutus jää arvailuksi. Tässä tehtävässä mm. tuttu sitruunan tuoksu voi hämätä uskomaan c-kohdassa, että höyry on hapanta, koska tietoa sitruunahaposta ja sitruunan tuoksun aiheuttajasta ei kokelaalla välttämättä ole (pitäisikö olla?). Siksipä olisikin hyvä, jos vastauksissa suosittaisiin pohtivampaa ja kriittisempää päättelyä kuin pisteitysohjeen (pakosta) lakonisissa lausumissa.
