Zespół: Chemicy Trzej - Konkurs naukowy „Bohaterowie przyszłości”
-
Upload
futureheroespolska -
Category
Education
-
view
888 -
download
2
Transcript of Zespół: Chemicy Trzej - Konkurs naukowy „Bohaterowie przyszłości”
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!
:)