Hydroxylzahl

Hydroxylzahl ist ein Begriff aus der Chemie. Man bestimmt die Hydroxylzahl, um den Gehalt an Hydroxygruppen bei Harzen, Lacken, Polyesterolen, Fetten und Lösungsmitteln zu ermitteln.

Die Hydroxylzahl gibt die Menge Kaliumhydroxid in Milligramm an, welche der bei einer Acetylierung von einem Gramm Substanz gebundenen Menge Essigsäure gleichwertig ist.^{[1] [2]}

Um die Hydroxylzahl experimentell zu ermitteln, wird eine entsprechende Masse z.B. an Hartfett genau eingewogen (z.B. 1g). Anschließend wird im Überschuss ein Acetylierungsgemisch aus Acetanhydrid und wasserfreiem Pyridin zugesetzt (Verhältnis 1:3) und eine Stunde im Wasserbad erhitzt. Je eine Hydroxylgruppe (des Fetts) reagiert unterdessen mit Acetanhydrid zur acetylierten Hydroxylgruppe und je einem Molekül Essigsäure. Alle nichtverbrauchten Acetanhydrid-Moleküle werden im nächsten Schritt mit Wasser zu je zwei Essigsäuremolekülen umgesetzt. Anschließend erfolgt Neutralisierung mit ethanolischer KOH-Lösung und Phenolphthalein. Das gleich macht man dann nochmal nur ohne Analyten.

Führt man den o.g. Versuch blind durch (also ohne Analyten z.B. ohne Fett), dann wird jedes Molekül Acetanhydrid zu zwei Molekülen Essigsäure umgesetzt - entsprechend mehr KOH benötigt man um die entstehende Essigsäure zu neutralisieren. Im Hauptversuch (mit Analyten z.B. mit Fett) entsteht für jede Hydroxylgruppe, die vorhanden ist, genau ein Molekül an Essigsäure weniger. Über diesen Zusammenhang lässt sich die OHZ bestimmen.

Beispiel: Im Blindversuch entstehen 100 mol Essigsäure: Entsprechend benötigen wir 100 mol KOH zur Neutralisierung der Essigsäure und dann z.B. noch 10 mol zur Neutralisierung der freien Fettsäuren (Säurezahl) also insgesamt 110 mol KOH. Die Säurezahl müssten wir natürlich vorher wissen, damit wir auch nachvollziehen können, dass ja nur 100 mol der verbrauchten KOH auf die entstandene Essigsäure entfallen. Im Hauptversuch entstehen z.B. 70 mol Essigsäure, das wären dann unter Berücksichtigung der Säurezahl 80 mol KOH, die wir verbrauchen würden um zu neutralisieren. Aus der Differenz 100 mol - 70 mol (oder 110 mol - 80 mol) ergibt sich eine Differenz an 30 mol Essigsäure. Es entstehen also 30 mol Essigsäure weniger und zwar weil genau 30 mol Hydroxylgruppen acetyliert wurden. Unser Analyt enthält also 30 mol Hydroxylgruppen pro Masseneinheit z.B. 1g. Die OHZ ist entsprechend 30 mol x M(KOH)x 1000: also 30 mol x 56,1 g/mol x 1000 = 1683 mg KOH, die Hydroxylzahl wäre hier also 1683. Das ist nur ein Beispiel - diese Hydroxylzahl erscheint nicht sehr wahrscheinlich. Wichtig ist der Zusammenhang: n(OH-Gruppen) = n(Essigsäure, die weniger entsteht) = n(KOH, die verbraucht wird).

Von der Menge KOH, die man zur Neutralisierung benötigt, muss man natürlich die Menge KOH, die zur Neutralisierung der freien Säuren, die vorher enthalten waren, abziehen.

OHZ = [28,05 x (n2-n1) / m] + SZ

OHZ = Hydroxylzahl; 28,05 = halbe molare Masse KOH (Kaliumhydroxid); n2 = Verbrauch in ml ethanolische KOH-Lösung 0,5 mol/L für Blindversuch; n1 = Verbrauch in ml ethanolische KOH-Löusng 0,5 mol/L für Hauptversuch; m = Masse eingewogenes Fett; SZ = Säurezahl;

1. ↑ Metrohm-Arbeitsvorschrift
2. ↑ Mettler-Arbeitsvorschrift

Die Durchführung und Auswertung ist in der DIN 53240 beschrieben. Eine klassische Vorschrift aus einem Industrielabor 1940 und eine modifizierte Form [1].