TECHNIKUM CHEMICZNE I OCHRONY ŚRODOWISKA NR 3 W KRAKOWIE

Badanie wpływu wybranych tlenków na rośliny i sposoby ich

eliminacji w czasie zajęć laboratoryjnych

Nasza Szkoła

Technikum chemiczne znajduję się w samym centrum Krakowa, przy Alejach Mickiewicza- Głównego ciągu komunikacyjnego Krakowa.

Ruch na Alejach nie ustaje przez całą dobę. W wyniku czego stężenia tlenków azotu w

okolicy szkoły jest bardzo wysokie.

Centrum Krakowa jest, szczególnie w okresie zimy, narażone na działanie tlenków siarki,

które powstają w wyniku spalania zasiarczonego węgla

Nasze Pracownie

W szkole znajdują się cztery pracownie chemiczne, w których prowadzone są zajęcia z technik

laboratoryjnych, analiz: chemicznej, biochemicznej, środowiskowej. W czasie tych zajęć wykonujemy

liczne doświadczenia chemiczne których produktami są między innymi tlenki siarki i azotu.

Wykonujemy je oczywiście pod czynnym digestorium, które wyprowadza je do już zanieczyszczonej atmosfery. W sumie w pracowniach znajduję się 10 wyciągów.

Nasze pracownie, digestoria i komory

Jak możemy pomóc środowisku?

Aby zmniejszyć udział naszej szkoły w zanieczyszczaniu środowiska,

postanowiliśmy zbadać wpływ tlenków siarki i azotu na rośliny

i grzyby oraz sposoby zmniejszenia emisji do środowiska poprzez filtrację gazów

wydostających się z digestoriów. W tym celu wykonaliśmy serie doświadczeń dotyczących produkcji tlenków, ich wpływ na rośliny i grzyby oraz sposoby

zapobiegania ich przedostawania się do środowiska.

Sekcje projektu

Nasz projekt badawczy podzieliliśmy na poszczególne sekcje:

●Produkcja tlenków siarki i azotu oraz określenie ich stężenia dla określonych norm

●Założenie hodowli roślin (rzeżucha) i grzybów (pleśń spożywcza)

●Zbadanie wpływu tlenków siarki i azotu na rośliny i grzyby

●Wykonanie projektu filtrów i sprawdzenie ich działania

Produkcja tlenków siarki i azotu oraz określenie ich stężenia dla określonych

norm

W szkolnych laboratoriach wytworzyliśmy tlenki w reakcji siarczanu(IV) sodu z

kwasem siarkowym(VI) oraz miedzi z kwasem azotowym(V) STĘŻ.

Na2SO3 + H2SO4 -> SO2 + Na2SO4 Cu + 4HNO3 -> 2NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O

Otrzymywanie tlenków w digestoriach

Sprawdzenie tlenków

Celem sprawdzenia czy otrzymaliśmy właściwe tlenki, użyliśmy specjalistycznych pipet

PHYWE.

Próba na tlenki siarki SO2

Wynik próby: POZYTYWNYOdbarwienie się wskaźnika świadczy o

obecności tlenku siarki (IV) - SO2

Próba na tlenki azotu NO2

Wynik próby: POZYTYWNYZabarwienie się wskaźnika świadczy o

obecności tlenku azotu (IV) - NO2

Tlenek siarki (IV)

Norna dla tlenku siarki (IV) w powietrzu wynosi 200mg/m3 powietrza przy godzinnej

ekspozycji na rośliny zielone

Do kolby okrągłodennej o pojemności 0,5 dm3 wprowadzono 0,04922 g Na2SO3 i dodano

do tegoSTĘŻ. H2SO4. Kolbę zamknięto korkiem

Praktyczne wykonanie

Zmieszanie stęż. H2SO4 z Na2SO3

spowodowało intensywne

wydzielanie się gazu (SO2).

Sprawdzenie Stężenia SO2

Z atmosfery z kolby pobrać strzykawką 10 cm3 gazu z kolby. Przenieść do kolby miarowej na 10 cm3 wprowadzając powoli do wody destylowanej w kolbce. Dopełnić wodą destylowaną do kreski.

Pomieszać dokładnie. Przenieść całą ilość do kolby stożkowej, dodać kroplę fenoloftaleiny i

miareczkować roztworem NaOH o stężeniu 0,5000 mmol/dm3. Powtórzyć 5 razy. Obliczyć ilość tlenku

siarki (IV) w roztworze.Równocześnie wykonać miareczkowanie wody

destylowanej w obecności fenoloftaleiny jako wskaźnika. Całe doświadczenie powtórzyć 5 razy

aby sprawdzić powtarzalność wyników.SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

Miareczkowanie

Ilość pobranego materiału do badania ( w cm3 )

Ilość zużytego NaOH o stężeniu 0,5000 mmol/dm3 ( w cm3 )

10 18,3

10 19,7

10 19,0

10 19,4

10 18,7

Stężenie dla normy

Wyniki miareczkowania:Vśr.= 19.1 cm3

MSO2=0.253mg/5cm3 badanego gazu

W 1cm3 jest 0.05mg SO2

Tlenek azotu

Norna dla tlenku azotu (IV) w powietrzu wynosi 200mg/m3 powietrza przy godzinnej

ekspozycji na rośliny zielone

Do kolby okrągłodennej o pojemności 1 dm3 wprowadzono 0.0345g Cu i dodano do tego

STĘŻ. HNO3. Kolbę zamknięto korkiem i dokładnie wymieszano.

Praktyczne wykonanie

Do kolby, połączonej

rurką z próbką grzybów, wrzucono kawałek miedzi,

wkroplono stęż. HNO3

Sprawdzenie Stężenia NO2

Z atmosfery z kolby pobrać strzykawką 10 cm3 gazu z kolby. Przenieść do kolby miarowej na 10 cm3 wprowadzając powoli do wody destylowanej w kolbce. Dopełnić wodą destylowaną do kreski.

Pomieszać dokładnie. Przenieść całą ilość do kolby stożkowej, dodać kroplę fenoloftaleiny (pH zmiany barwy fenoloftaleiny wynosi 8, czyli

wszystkie jony wodorkowe zostaną zobojętnione) i miareczkować roztworem NaOH o stężeniu 0,5000 mmol/dm3. Powtórzyć 3 razy. Obliczyć

ilość tlenku azotu (IV) w roztworze. Równocześnie wykonać miareczkowanie wody destylowanej w obecności fenoloftaleiny jako

wskaźnika.

Praktyczne wykonanie

Miareczkowanie

Ilość pobranego materiału do badania ( w cm3 )

Ilość zużytego NaOH o stężeniu 0,5000 mmol/dm3 ( w cm3 )

10 18,5

10 20,0

10 18,5

10 20,0

10 23.0

Stężenie dla normy

Wyniki miareczkowania:V= 20cm3

M= 0.3841 mg w 10 cm31cm3 zawiera 0.03841 mg

Założenie hodowli roślin (rzeżucha) i grzybów (pleśń spożywcza)

Hodowla:

1. Założenie co będziemy hodować2. Odkażanie3. Pożywka4. Umieszczenie roślin5. Początek rozwoju i pojawienie się pleśni

Założenie co będziemy hodować

Pieprzyca siewna (Lepidium sativum) - ( potocznie zwana Rzeżuchą ) jest rośliną, która ma bardzokrótki czas kiełkowania i

wzrostu. Ma małe wymagania podłoża, na którym

rośnie.Może rosnąć w dużych skupiskach.

Pleśń spożywcza – jest grzybem, który może być wychodowany dość szybko i nie posiada

dużych wymagań podłoża.Dodatkowo przeprowadzono próbę na liściach

paproci.

Hodowla pleśni

Odkażanie

Ważnym czynnikiem w zakładaniu chodowli jest sterylność o wszelkiego rodzaju

mikroogranizmów.Celem uwolnienia naczyń laboratoryjnych

(kolba stożkowa z tubusem) od nich wykonaliśmy następujące

czynności:●Umycie szkła roztworem alkoholu etylowego

w wodzie (stęż. ok. 93%)●Zakrycie wylotów naczyń (szyjka, tubus) ●Umieszczenie naczyń w cieplarce nastawionej

na 121•C na dwie godziny

Sterylizacja fizyczna

Miejsce hodowli

Naczynia zostały umieszczone we wcześniej umytej komorze z odprowadzeniem

powietrza oraz lampami.

Pożywka

Do hodowli naszych grzybów i roślin wykonaliśmy pożywkę, częściowo odpowiadającą elementów znajdujących się w glebie.

Skład pożywkiSkładnik Masa ( w mg/l)

H4NO3 1650

KNO3 1900

CaCl2 * 2H2O 440

MgSO4 * 7H2O 370

KH2PO4 170

FeSO4 * 7H2O 27,8

Na2EDTA * 2H2O 37,3

KI 0,83

H3BO3 6,3

MnSO4 * 4H2O 22,3

ZnSO4 * 7H2O 8,6

Na2MoO4 * 2H2O 0,25

Glicyna 2

CuSO4 * 5H2O 0,025

sacharoza 30.000

Sterylizacja wody

Woda użyta do produkcji pożywki

musi być destylowana

(Nasza szkoła sama przeprowadza

proces destylacji)

Sterylizacja wody

Woda użyta do wykonania pożywki została dodatkowo odkażona w cieplarce w 120•C

przez 30 min.

Ważenie

Do zważenia odczynników użyliśmy specjalistycznych wag analitycznych

Wykonanie pożywki

Do czystej wody dodaliśmy odważone składniki oraz 15g

agaru. Całość ogrzewaliśmy

dodatkowo na płycie grzewczej przez

15 minut.

Sterylizacja nasion

Nasiona poddano sterylizacji chemicznej, celem wyeliminowania zakażenia pożywki, na

której miały rosnąć.

1) mycie detergentem, (10% perhydrolu przez 6 minut)

2) dokładne płukanie wodą destylowaną,3) odkażanie 50 – 70% etanolem, (15sek)4) 3-krotne opłukanie sterylną wodą

Początek hodowli

Gdy pożywka nabrała odpowiedniej konsystencji, umieściliśmy na niej wcześniej

wysterylizowane nasiona rzeżuchy oraz pobraną ze spleśniałego dżemu zarodnie

grzybów.

Początek rozwoju i pojawienie się pleśni

Na pożywce pojawiły się pierwsze kolonie grzybów oraz kiełki rzeżuchy.

Próba na liściach paproci

Podaliśmy działaniu tlenów azotu i siarki liście paproci, która rosła w naszej pracowni.

Wyniki prób

Tlenki azotu zdenaturyzowały białka zawarte w liściach, zmieniając się w kwas

azotowy (V) w kontakcie z parą wodną w powietrzu.

Wyniki prób

Tlenki siarki po kontakcie z roślinami w pełni je zniszczyły poprzez wysuszenie.

Wykonanie próbek

Wykonaliśmy dodatkowe próbki pleśni i liści rzeżuchy i paproci, celem sprawdzenia ich

budowy pod mikroskopem.

Wykonanie preparatów

Wykonaliśmy preparaty mikroskopowe celem sprawdzenia budowy roślin i pleśni pod mikroskopem.

Obserwacje mikroskopowe

Sprawdziliśmy jakie zmiany zaszły w budowie organizmów po poddaniu ich zdziałaniu

tlenków.

Pleśń: Przed i Po potraktowaniu tlenkami

Strzępki grzybni.Widoczne zlepienie się strzępków (obrazek 2)

Rzeżucha: Przed i Po podaniu tlenków

Widoczne komórki zawierające chlorofil (obrazek 2)

Zanik komórek zawierających chlorofil oraz zanik podziału na nie (obrazek 1)

Paproć: Przed i Po podaniu tlenków

Widoczne komórki zawierające chlorofil (obrazek 1)

Zanik chlorofilu, denaturyzacja białek (obrazek 2)

Wnioski

Tlenki siarki oraz azotu są wysoce niebezpieczne dla roślin i

grzybów. Powodują ich niszczenie oraz całkowite

obumieranie.

Są wysoce niebezpieczne dla środowiska w jakim się znajdujemy.

Zapobieganie

Aby sprawdzić, jak można zmniejszyć emisję tlenków siarki IV i azotu IV do środowiska,

działano tlenkami na roztwór NaOH w obecności fenoloftaleiny (w płuczce).

W jednym doświadczeniu do rurki odprowadzającej wmontowaliśmy rurkę szklaną wypełnioną tlenkiem wapnia, zamkniętą z obu stron watą, a w drugim eksperymencie gaz był

bezpośredniu wprowadzany do płuczki. Po włączeniu pompy ssącej zaobserwowaliśmy, że w przypadku nieobecności filtru roztwór w płuczce

natychmiast się odbarwia. Przy zastosowaniu filtru odbarwienie nie nastąpiło,

nawet po 10 min!

Zapobieganie

W kolbie stożkowej umieszczono element

miedziany i wkroplono 10cm sześci. stężonego

HNO3Kolbę stożkową

połączono z płuczką, w której znajdował się roztwór NaOH z

fenoloftaleiną.Płuczkę połączono

z pompą.

Działanie tlenku azotu IV na NaOHBEZ FILTRA

Zapobieganie

Działanie tlenku azotu IV na r-r NaOH Z FILTREM

Działanie tlenku siarki IV na r-r NaOH Z FILTREM

Zapobieganie

W naszej szkole przeprowadza się

reakcje chemiczne, w których substratami

są często tlenki siarki oraz azotu.

Stwierdziliśmy, że są one poważnym

zagrożeniem dla środowiska.

Celem zmniejszenia ich emisji do atmosfery, wykonaliśmy projekt filtrów jakie mogłyby być zainstalowane w naszych digestoriach.

Zapobieganie

Zaprojektowaliśmy filtr, który można umieścić przy wylocie digestorium. Jako wypełnienie

zaproponowaliśmy tlenek wapnia, który jest łatwo dostępny i tani.

Projekt wykonano w programie AutoCAD 2016.

Filtr

Nasza rura ma do 60 cm średnicy, może filtr ważyć do 10 kg. Cena filtra może wahać się w granicach

200 PLN

Podsumowanie

Tlenki siarki oraz tlenki azotu są wysoce niebezpieczne dla środowiska i przyczyniają

się do jego niszczenia.Celem zmniejszenia emisji tych gazów z naszych szkolnych pracowni, wykonaliśmy

projekt filtrów, które zapobiegają przedostawaniu się ich do

atmosfery.

A co z odpadami?

Wszystkie odpady powstałe podczas prowadzenia badań

zostały wprowadzone do odpowiednich pojemników i przekazane do utylizacji

odpowiednim służbom, z którymi współpracuje szkoła.

Użyte strony

www.wikipedia.plwww.wbp.olsztyn.pl/~krist/skrypt.php

Wykonawcy projektu

Paweł Bednarczyk Rafał Kasperek Hubert Buksa

CHEMICY TRZEJ

Opiekun projektu

MGR JOANNA NIEMIEC

Dziękujemy za uwagę!

:)