Úkol č Chemické světlo Úkol č Úspora energie při svícení Zdroje: Literatura Internetové stránky:...

Transkript

1

2 Obsah Úvod: Voda... 3 Úkol č Měření ph vody z různých zdrojů... 4 Úkol č Odkyselování vody aerací (provzdušňováním)... 6 Úkol č Měření rozpuštěného kyslíku ve vodě z různých zdrojů Úkol č Vodní rostlina jako producent kyslíku Úkol č Měření vodního zákalu Vzduch Kyselé deště Úkol č Kyselé deště oxid uhličitý Úkol č Kyselé deště oxid siřičitý Kyselé deště oxid dusičitý Úkol č Skleníkový efekt Úkol č Polétavý prach na jehlicích borovice černé Půda Úkol č Kyselost půd Úkol č Život v půdě Potraviny Úkol č Výroba domácí zmrzliny Úkol č

3 Kyselost nápojů Úkol č Přepalování tuků Úkol č Je sladké ovoce ve skutečnosti kyselé? Domácnost Úkol č Měření teploty plamene Úkol č Světelnost Úkol č Chemické světlo Úkol č Úspora energie při svícení Zdroje: Literatura Internetové stránky:

4 Úvod: Vážení kolegové, Text, který dostáváte do rukou vám, může pomoci v začátcích práce s měřicím systémem EdLab. V následujících dvaceti kapitolách najdete podklady k vyučovacím hodinám chemie, které můžete dle vlastního uvážení využít. Základním mottem úloh je rychlost a názornost. Pokusy, které jistě znáte ze své praxe, jsou připraveny tak, aby mohl vyučující co nejefektivnějším způsobem využít systém EdLab. Úlohy jsou koncipovány prioritně jako demonstrační. Autor předpokládá, že čtenář ovládá základy laboratorní techniky a proto jsou úlohy popisovány velmi stručně tak, aby si je vyučující případně upravil podle možností konkrétní školy. Příprava pokusů, které by měly v rámci hodiny žákům přiblížit danou problematiku a také je vhodně motivovat k zájmu o chemii, by měla trvat pouze několik minut a některé můžete realizovat takřka on-line. Spolu s teoretickým úvodem a následujícími úkoly by měla jedna úloha časově obsáhnout přibližně jednu vyučovací hodinu. Vhodné je připojení měřicího systému k dataprojektoru pro lepší vizualizaci prováděných experimentů. Kontrolní otázky a úkoly jsou doplňkem, který můžete v závislosti na průběhu vyučovací hodiny využít. Jde pouze o základní úlohy, které můžete se svými měřícími soupravami realizovat a vítány jsou jakékoliv úpravy předkládaných pokusů a příprava nových neotřelých postupů k využití měřicího systému a příslušných čidel. Pokusy jsou popisovány pouze v rámci využití systému EdLab a na vyučujícím je, zda je doplní činnostmi, které využívá standardně v rámci demonstračních pokusů či laboratorních cvičení (např. důkaz kyslíku doutnající špejlí apod.) Hodně úspěchů a také zábavy přeje autor. 2

5 1. Voda Teoretický úvod: Stav hydrosféry představuje jednu z nejvýraznějších součástí přírodního prostředí. Odráží totiž aktuální stav zatížení prostředí všemi běžnými lidskými aktivitami, především však odpady ze sídel, zemědělské a průmyslové činnosti. Pro vyjádření míry zátěže povrchových vod používáme hodnocení stavu a vývoje kvality sledované vody na základě různých parametrů a hledisek. Ty se vyvíjejí a mění zejména podle potřeb a účelu hodnocení., Kvalitou vody obecně rozumíme ohodnocení souboru jejích vlastností z hlediska její vhodnosti pro různé druhy využití, z hlediska míry toxicity vody pro organismy či obecně ve vztahu k přírodnímu prostředí. Bereme přitom v úvahu její rozdílné vlastnosti fyzikální, chemické či biologické. Na základě kvantifikace těchto jednotlivých vlastností vody hovoříme o kvalitě vody a o míře její zátěže. 3

6 Úkol č. 1 Měření ph vody z různých zdrojů Teoretický úvod: U vodárenských toků nesmí překročit ph pásmo hodnot 6-8, u ostatních toků potom 6-9. Hodnota ph je také významný ukazatel jakosti pitné vody. Přípustné rozmezí je 6,5-9,5. Nižší ph má voda agresivní, která rozrušuje materiály potrubí a může pak obsahovat více toxických kovů, při vyšším ph je významně snížena účinnost desinfekce vody. Přímé zdravotní účinky na kůži a sliznice se projevují až při extrémních výkyvech ph pod 4, nebo nad 11. Pomůcky: Čidlo kyselosti, kádinky (zavařovačky) Chemikálie: Postup práce: Pomocí čidla kyselosti postupně zjistíme ph vzorků vody ze svého okolí. Po každém měření je vhodné opláchnout čidlo v destilované vodě. Po změření příslušného vzorku zvolíme pauzu a měření spustíme zase až po vložení čidla do vzorku následujícího. Všechny výsledky tak budeme mít v jednom grafu. Poznámky k realizaci: V rámci pokusu byly použity tyto vzorky (odebrány RNDr. Miroslavem Turjapem z GČT) Jako srovnávací vzorek - voda pitná Ostrava Poruba 1. Tekoucí voda, potok Sadový, střed obce Svibice 2. Tekoucí voda, říčka Ropičanka, Český Těšín, cca 100 m od přítoku do Olše 3. Stojatá voda, rybník Český Těšín, cca 100 m od Olše 4. Tekoucí voda, řeka Olše, Český Těšín 5. Malá nádrž neprůtočná, Český Těšín, park vedle stadionu Frýdecká 4

7 Obrázky a grafy: 1 2 Pitná voda 3 4 Kontrolní otázky a úkoly: 1. Prohlédni si graf s výsledky měření a urči, zda zjištěná ph odpovídají přípustným hodnotám v teoretickém úvodu 2. Najdi na internetu pojem acidifikace vody a vysvětli. Je to jev pozitivní nebo negativní? 3. Splaškové odpadní vody obvykle reagují a. Kysele b. Zásaditě c. Neutrálně 4. Odpadní vody z domácností, hygienických zařízení, objektů společného stravování, ubytování apod. se nazývají a jejich ph je než Sycené minerální vody mají obvykle reakci a. Kyselou b. Zásaditou c. Neutrální 5 5

8 Úkol č. 2 Odkyselování vody aerací (provzdušňováním) Teoretický úvod Kyselost přírodních vod způsobuje především rozpuštěný oxid uhličitý (kyselina uhličitá). Odstranění této kyselosti lze dosáhnout aerací, kdy dochází k postupnému vypuzování (stripování) plynného oxidu uhličitého z vody. Rovnováha mezi oxidem uhličitým a kyselinou uhličitou (CO2 + H2O H2CO3 ) se posunuje zprava do leva, až zůstane jen tzv. rovnovážné množství oxidu uhličitého, úměrné koncentraci hydrogenuhličitanových iontů (HCO3-) ve vodě. Odkyselování vody je časovým dějem a jeho rychlost závisí vedle složení vody na intenzitě aerace. Pomůcky: čidlo kyselosti, aerátor, kádinka (libovolná vhodná nádoba) Chemikálie: voda (perlivá, jemně perlivá, neperlivá minerálka) Postup práce: Asi do poloviny kádinky postupně naléváme vzorky vody. U každého vzorku změříme ph vody a následně spustíme aerátor (cca na 5 minut). Pozorujeme změny ph, ke kterým dochází odstraňováním oxidu uhličitého. Poznámky k realizaci: Ke změnám ph dochází po spuštění aerátoru takřka okamžitě, dobu měření volte dle aktuální časové situace 6

9 Obrázky a grafy: Perlivá voda 7

10 jemně perlivá voda neperlivá minerálka 8

11 aerace Kontrolní otázky a úkoly: 1. K odstranění zapáchajících látek z vody (amoniak sirovodík apod.) se používá tzv. praní vody vzduchem neboli Ve které části čistírny odpadních vod probíhá intenzivní aerace? a. Usazovací nádrž b. Aktivační nádrž c. česle 3. Aerací se ph vody a. zvyšuje b. snižuje c. nemění 4. S rostoucí koncentrací organických látek, které jsou ve vodě vlivem znečištění se účinnost aerace: a. zvyšuje b. snižuje c. nemění 5. Má nějaký význam provzdušňování vody na růst sinic ve vodních nádržích? 9

12 Úkol č. 3 Měření rozpuštěného kyslíku ve vodě z různých zdrojů Teoretický úvod: Jedním ze zdrojů kyslíku rozpuštěného v přírodních vodách je atmosférický vzduch. V důsledku spotřeby kyslíku vodními živočichy, organismy a některými chemickými pochody, je množství rozpuštěného kyslíku proměnlivé. Plynný kyslík z ovzduší se rozpouští ve vodě v závislosti na teplotě vody, na barometrickém tlaku, velikosti styčné plochy s ovzduším, pohybu povrchových vrstev vody, turbulenci a salinitě (slanosti). Zdroj: PITTER, P. a kol. Hydrochemické tabulky. Praha: SNTL, s. V akváriu je optimální obsah kyslíku, při kterém se rybám a rostlinám daří nejlépe, se pohybuje mezi 5 až 7 mg O 2 /l vody. ( pomůcky: kádinka, čidlo kyslíku ve vodě, teplotní čidlo, chemikálie: voda z různých zdrojů 10

13 Postup práce: Do kádinek postupně nalejeme několik vzorků vody a necháme je stát, aby měly přibližně stejnou teplotu. Následně měříme ve vzorcích pomocí čidla kyslíku ve vodě obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě v mg.l -1. Poznámky k realizaci: V našem konkrétním měření měly vzorky teplotu cca 22 o C.Prvním vzorkem byla voda z akvária, které bylo zarostlé velkým množstvím vodních rostlin. Druhým vzorkem byla voda ze školního akvária a jako referenční vzorek byla použita pitná voda z vodovodu Gymnázia Český Těšín. Senzor nenamáčejte úplně, jeho rukojeť není vodotěsná. Obrázky a grafy: Akvárium zarostlé rostlinami 11

14 Školní akvárium akvárium s rostlinami školní akvárium 12

15 Akvárium s rostlinami školní akvárium pitná voda z vodovodu Kontrolní otázky a úkoly: 1. Zhodnoť výsledky naměřené v obou akváriích a porovnej je s optimálním množstvím kyslíku. 2. Najdi a vysvětli, jaké problémy způsobuje v akváriu nedostatek a případný nadbytek rozpuštěného kyslíku. 3. Zjisti, zda rozpustnost kyslíku ve vodě klesá nebo roste s rostoucí teplotou. 4. Zjisti, zda mají vyšší obsah rozpuštěného kyslíku vody podzemní či povrchové. 13

16 Úkol č. 4 Vodní rostlina jako producent kyslíku Teoretický úvod: Dalším zdrojem kyslíku rozpuštěného v přírodních vodách je fotosyntetická činnost vodních rostlin, které část kyslíku spotřebují při vlastním dýchání. Množství uvolněného kyslíku závisí na druhu rostlin, řas či sinic, délce a intenzitě osvětlení, dostupnosti živin k rozvoji fototrofů apod. Ponořené vodní rostliny začínají produkovat kyslík při mnohem nižších intenzitách světelného - fotosynteticky účinného - záření, než je obvyklé u suchozemských rostlin. Při velmi nízkých intenzitách osvětlení převažuje dýchání (respirace) rostliny (příjem kyslíku, výdej oxidu uhličitého) nad fotosyntézou (příjem oxidu uhličitého, výdej kyslíku), rostlina tedy navenek spotřebovává kyslík a vylučuje oxid uhličitý. Postupným zvyšováním intenzity záření se zvyšuje i intenzita fotosyntézy a dosahuje úrovně, při které je vyrovnána spotřeba kyslíku dýcháním a produkce kyslíku fotosyntézou. Navenek je tedy produkce kyslíku i oxidu uhličitého nulová, stejně jako jejich spotřeba. Úroveň osvětlení, při které nastane tento stav, je nazývána světelný kompenzační bod. Zvyšování intenzity osvětlení dále podporuje intenzitu fotosyntézy, navenek rostlina produkuje kyslík a spotřebovává oxid uhličitý. Vysoké přírůstky světelného záření však již nevyvolávají odpovídající zvýšení intenzity fotosyntézy a postupně se snižuje účinnost využití světla rostlinou. Nakonec dochází ke stavu nasycení, kdy rostlina již na zvyšování množství světla prakticky nereaguje a intenzita fotosyntézy (měřena produkcí kyslíku) dosahuje maximální hodnoty. Při této hodnotě rostlina pracuje ve stavu svého fyziologického maxima, které již není možno překročit. pomůcky: Čidlo rozpuštěného kyslíku, teplotní čidlo, zavařovací sklenice, vodní rostlina, lampa, skleněná trubička (brčko), chemická lžička chemikálie: pitná voda, jedlá soda Postup práce: Do zavařovací sklenice nalejeme vodu a vložíme do ní vodní rostlinu. Připojíme čidlo rozpuštěného kyslíku a teplotní čidlo, která vložíme do vody. Následně zapneme lampu, kterou nasměrujeme na sklenici. Začneme měřit a v průběhu měření pomocí skleněné trubičky vydechujeme do vody vzduch. Po prvním měření nasypeme do vody lžičku jedlé sody a opět měříme. Poznámky k realizaci: Postup můžeme realizovat jako dva nezávislé pokusy 14

17 Obrázky a grafy: fotosyntéza přidání sody Vydechování CO2 15

18 Kontrolní otázky a úkoly: 1. Proč jsme vydechovali vzduch do vody nebo přidávali jedlou sodu? 2. Jaké látky potřebuje vodní rostlina k produkci kyslíku? 3. Zapiš celkovou rovnici průběhu fotosyntézy 4. Proč mohou zelené rostliny fotosyntetizovat? 16

19 Úkol č. 5 Měření vodního zákalu Teoretický úvod Zákal, tedy sníženou průhlednost vody, způsobují jemně rozptýlené částice různého složení a původu, např. nerozpustné sloučeniny železa a manganu, jílové minerály, bakterie, plankton, rozptýlené organické látky (tuky, ropné látky, škrob). Čirost vody patří mezi základní jakostní ukazatele pitné vody. Mezní hodnota zákalu pro pitnou vodu činí 5 jednotek NTU (Nephelometric Turbidity Units). Její překročení může mít nepřímý zdravotní význam (zhoršená účinnost desinfekce vody chlórem, přítomnost látek umožňujících růst a množení bakterií) a zhoršuje vzhledové a chuťové vlastnosti vody. pomůcky: zákaloměr chemikálie: voda z různých zdrojů Postup práce: V zákaloměru změříme zákal jednotlivých vzorků a porovnáme. Poznámky k realizaci: Dodržujte přesně návod k použití zákaloměru, předejdete nepřesnostem v měření Obrázky a grafy: zákaloměr 17

20 Kontrolní otázky a úkoly: 1. Porovnej požadavky na jakost podzemní vody a vody z vodovodu. Pro který typ pitné vody jsou tyto požadavky přísnější a proč? 2. Započítávají se do pitného režimu všechny nápoje, které jsme vypili? 3. Uveď alespoň dva nápoje, které se nezapočítávají do pitného režimu. 18

21 2. Vzduch Teoretický úvod: Vzduch obsahuje 21 objemových % kyslíku, 78 % dusíku a 1 % jiných plynných látek (zejména oxid uhličitý a argon), dále i vodní pára, částečky prachu, mikroorganismy a různé průmyslové látky Ovzduší je pro člověka jednou z nejdůležitějších složek životního prostředí, bez které se nemůže obejít. Potřeba vzduchu je relativně konstantní a to m 3 vzduchu denně pro jednoho člověka. Jak z přírodních, tak i člověkem vytvořených zdrojů, jsou do ovzduší vypouštěny různé škodliviny (znečišťující látky), které svou přítomností mají nepříznivé účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí. Významným antropogenním zdrojem znečišťování vnějšího ovzduší jsou průmyslové zdroje, lokální topeniště a doprava. Pod pojmem ochrana ovzduší chápeme nejenom ochranu vnějšího ovzduší před znečišťujícími látkami, ale i ochranu vnitřního ovzduší (pracovního, obytného, dopravní prostředky) před škodlivými látkami. Znečištění vnitřního ovzduší může být pro naše zdraví rovněž velice nebezpečné, protože se zde kombinují škodlivé látky z venkovního ovzduší a škodlivé látky produkované vnitřními zdroji např. nábytek, koberce, různá kamna, kouření, nebo samotný pohyb osob. Hodnocení kvality vnějšího ovzduší na území České republiky provádí Český hydrometeorologický ústav. Na základě tohoto hodnocení jsou potom vyhlašovány oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší, tj. území kde došlo k překročení imisního limitu pro jednu nebo více znečišťujících látek. Hodnocení kvality vnitřního prostředí provádějí Krajské hygienické stanice Kyselé deště Teoretický úvod: Déšť s nízkou hodnotou ph nazýváme kyselý déšť ( ph <. 5,6) Dešťová voda je standardně mírně kyselá, protože je v ní rozpouštěn oxid uhličitý obsažený v atmosféře. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3. Normální dešťová voda má ph kolem 6. Kyselý déšť je způsoben oxidy síry pocházejícími ze sopečné činnosti a spalování fosilních paliv, nebo také oxidy dusíku pocházejícími například z automobilů. Tyto plyny reagují se srážkovou vodou za vzniku roztoků příslušných kyselin, které zásadním způsobem narušují životní prostředí. SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO4 19

22 2 NO 2 + H 2 O HNO 3 + HNO 2 Kyselé deště: poškozují rostlinám kořeny a listy likvidují vodní život způsobují vážné dýchací problémy vyplavují z půdy prvky, které jsou důležité pro udržení vyvážené hodnoty půdní kyselosti jsou nezbytnými živinami pro vegetaci. (Ca, Mg) ničí fasády budov atd. Zdroj: AUTOR NEUVEDEN. ovode.wep.sk [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: html 20

23 Úkol č. 6 Kyselé deště oxid uhličitý pomůcky: čidlo kyselosti, kádinka, brčko (skleněná trubička) chemikálie: voda Postup práce: Do kádinky s vodou vydechujeme pomocí brčka vzduch z plic a měříme změnu ph. Obrázky a grafy: 21

24 22 CO 2+H 2O

25 Úkol č. 7 Kyselé deště oxid siřičitý pomůcky: čidlo kyselosti, aparatura pro vývoj plynů chemikálie: Na 2 SO 3 ( NaHSO 3, Na 2 S 2 O 5 ), HCl (1:1) (H 2 SO 4 w= cca40%) Postup práce: Roztok kyseliny chlorovodíkové z dělící nálevky zvolna přikapáváme na pevný siřičitan sodný ve frakční baňce. Připravený plyn zavedeme do kádinky s vodou, necháme probublávat a změříme pomocí čidla kyselosti ph vzniklého roztoku. Poznámky k realizaci: 2HCl+ Na 2 SO 3 2 NaCl + H 2 O + 2 SO 2 Pracujte v dobře větrané místnosti nebo v digestoři, oxid siřičitý ostře zapáchá a je jedovatý Obrázky a grafy: aparatura pro vývoj plynů 23

26 24 SO2 + H2O

27 Úkol č. 8 Kyselé deště oxid dusičitý pomůcky: čidlo kyselosti, aparatura pro vývoj plynů chemikálie: Cu hobliny, konc.hno 3 Postup práce: Do frakční baňky nasypeme lžičku měděných hoblin. Z dělicí nálevky přikapáváme koncentrovanou kyselinu dusičnou a pozorujeme vyvíjející se plyn, který zavádíme do vody. Pomocí čidla kyselosti sledujeme změny ph. Cu + 4 HNO 3 Cu(NO 3 ) NO H 2 O Poznámky k realizaci: Pracujte v dobře větrané místnosti nebo v digestoři Obrázky a grafy: vývoj NO2 25

28 NO 2 + H 2O Kontrolní otázky a úkoly: 1. Uveď alespoň tři způsoby, jakými se do ovzduší dostávají oxidy dusíku, síry a uhlíku. 2. Uveď alespoň tři environmentální rizika, které mohou způsobovat kyselé deště. 3. Doplň následující rovnice a uveď, které z nich jsou reakcemi vzniku kyselých dešťů: CO + H2O CO2 + H2O NO2 + H2O SO2 + H2O CH4 + H2O 4. Uveď, které oblasti v ČR byly nejvíce poškozeny kyselými dešti a jak. 5. Jakým způsobem bojují průmyslové podniky proti produkci plynů, které způsobují kyselé deště. 26

29 Úkol č. 9 Skleníkový efekt Teoretický úvod: Skleníkový efekt je proces, při kterém atmosféra způsobuje ohřívání planety tím, že snadno propouští sluneční záření, ale tepelné záření zpětně vyzařované z povrchu planety účinně pohlcuje a brání tak jeho okamžitému úniku do prostoru. V atmosféře se zachytí část sluneční energie a Země se díky tomu otepluje. Nebýt tohoto efektu, teplota na Zemi by byla mnohem nižší (uvádí se až o 33 o C ) Většina klimatologů zastává názor, že nárůst množství skleníkových plynů, ke kterému došlo v důsledku činnosti člověka, uměle zvyšuje skleníkový efekt, což vede ke zvyšování celkové teploty a narušování klimatické stability. Plyny, které způsobují skleníkový efekt: Vodní páry Oxid uhličitý Metan (CH4) Oxid dusný (N 2 O) Ozon (O 3 ) Antropogenní skleníkový efekt: Je označení pro příspěvek lidské činnosti ke skleníkovému efektu. Jsou to zejména: Spalování fosilních paliv Likvidace lesů spojená s globálními změnami krajiny Důsledky skleníkového efektu: Zvyšování průměrné teploty atmosféry. 27

30 Zdroj : VELKOVÁ; JANA ŽIVČÁKOVÁ; VÁCLAV VOSTRÝ. Skleníkový efekt a emise oxidu uhličitého [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: kbd2.zf.jcu.cz/aplekol/... /Sklenikovy_jev_09_Velkova_oprava.doc pomůcky: Teplotní čidla, světelný a tepelný zdroj, zavařovací sklenice (kádinka) chemikálie: Ocet, jedlá soda Postup práce: Do zavařovací sklenice najímáme oxid uhličitý a spolu s prázdnou sklenicí zabalíme do mikrotenového sáčku. Do každého sáčku vložíme teplotní čidlo a sklenice postavíme na meotar. Začneme měřit a zapneme meotar. Po několika minutách zjistíme, zda došlo k rozdílnému růstu teploty v kádinkách. Poznámky k realizaci: Jako zdroj tepla a světla můžete použít i lampu se silnou žárovkou Počáteční teploty by měly být přibližně stejné 28

31 Obrázky a grafy: Zvýšený obsah CO2 vzduch 29

32 Kontrolní otázky a úkoly: 1. Zjisti z grafu, ve které sklenici rostla teplota rychleji a vysvětli proč? 2. Uveď alespoň tři skleníkové plyny. 3. Uveď alespoň tři činnosti člověka, při kterých unikají do ovzduší skleníkové plyny. 4. Uveď alespoň dva pozitivní a dva negativní důsledky skleníkového efektu 5. Jak vzniklo označení skleníkový efekt? 6. Co je to globální oteplování a jaký máš na tento jev názor? 30

33 Úkol č. 10 Polétavý prach na jehlicích borovice černé Polétavý prach je tvořen malými částicemi různých látek, které jsou tak lehké, že trvá velmi dlouhou dobu, než se usadí na povrchu. Velikost částic rozhoduje o době létání částice v ovzduší. Polétavý prach tvoří většinou sírany, amonné soli, uhlík, některé kovy, dusičnany, případně i těkavé organické. Polétavý prach v malém množství vzniká přirozeně v přírodě, například při sopečných erupcích nebo lesních požárech. V současné době vzniká ale polétavý prach především jako negativní produkt lidské činnosti. Polétavý prach vzniká zejména z těchto procesů: nárůst automobilové dopravy domácí vytápění nekvalitními tuhými palivy spalování odpadů tepelné elektrárny těžební činnost tavení rud a kovů odnos částic půdy větrem z ploch bez vegetačního pokryvu Polétavý prach se vyskytuje v ovzduší dlouhou dobu, a proto prachové částice se dostávají u živočichů mnohdy až do plicních sklípků a u rostlin škodí zaprášením listů a ucpáním průduchů. Dieselové motory starších aut jsou značným zdrojem polétavého prachu. Zdroj: JAROŠ, Milan. olomoucky.denik.cz [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: V tomto pokusu budeme analyzovat pomocí ph metru polétavý prach zachycený na jehličí borovice černé. 31

34 Pomůcky: Měřící sada Edlab, ph metr, destilovaná voda, kádinky Postup práce: Uřízneme mladou větvičku borovice černé a řádně ji promyjeme v kádince naplněné destilovanou vodou. Roztok přefiltrujeme a změříme jeho ph. V případě ph < 7 rozhodneme, které částice mohou způsobit kyselost, případě naměření ph > 7 rozhodneme, které částice mohou způsobit zásaditost. Obrázky a grafy: Promývání jehlic ph polétavého prachu 32

35 3. Půda Úkol č. 11 Kyselost půd Látkami zapříčiňující okyselení jsou emise plynů, které při kontaktu s vodou uvolňují do roztoku kationy vodíku projevující se kyselou reakcí. Mezi hlavní emise patří oxid siřičitý SO 2, který vzniká především spalováním fosilních surovin, zejména hnědého uhlí a dalším zdrojem jsou oxidy dusíku, které vznikají z výfukových plynů. Jedním z nežádoucích jevů acidifikace je okyselování půd. Nejdůležitější roli v okyselování půd mají kyselina sírová a kyselina dusičná. Dostávají se do půdy kyselým deštěm a vyplavují z ní prvky, které jsou důležité pro udržení vyvážené hodnoty půdní kyselosti a které jsou současně nezbytnými živinami pro vegetaci. Tyto prvky nazýváme bazické kationty a jedná se zejména o vápník a hořčík, menší roli hrají draslík a sodík. Nejméně odolné jsou horské půdy, a proto se zde poškození nejdříve projeví. Nedostatek bazických kationtů může způsobit vysokou koncentraci iontů hliníku a tím vytlačit kationty vápníku, hořčíku a draslíku, což má za příčinu oslabení rostlin a takto oslabené rostliny umírají na klimatický stres nebo rychleji podlehnou houbovým škůdcům. V našem pokuse srovnáme kyselost půd z různých lokalit regionu. Pomůcky: Měřící sada EdLab, ph metr, vzorky půd, destilovaná voda, kádinky, kávové filtr, váha Postup práce: Předem odvážené množství půdy dáme do kádinky a doplníme k hornímu okraji destilovanou vodou. Řádně promícháme, do druhé kádinky dáme trychtýř opatřený kávovým filtrem. U přefiltrované kapaliny změříme ph a posoudíme stupeň acidifikace půdy. Měření opakujeme i pro další druhy půd a výsledky seřadíme do tabulky. 33

36 Obrázky a grafy: 34

37 35

38 Úkol č. 12 Život v půdě V jednom gramu úrodné orné nebo luční půdy žije více než miliarda bakterií, miliony hub a tisíce nejmenších živých organismů. Tyto organismy rozkládají i složité organické látky. Zdravý, fungující život v půdě je předpokladem pro udržení úrodnosti půdy a tím jejího trvalého obhospodařování. Půdní život je ohrožován několika stresovými faktory orbou, hnojením a ochranou rostlin. Průměrné množství mikrobiální biomasy, tedy tělesných látek žijících mikroorganismů, činí 15 tun čerstvé hmoty na hektar. Přibližně jedna třetina této biomasy tvořena bakteriemi, dvě třetiny houbami. Mikrobiální biomasa je vyživována za průměrnou roční škodu 8 tun sušiny rostlinného materiálu na hektar. Organismy žijící v půdě označujeme souhrnným názvem edafon. Zdroj: AUTOR NEUVEDEN. ekokatalog.cz [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: V následujícím pokusu ověříme přítomnost půdních organismů ve vybraném vzorku půdy měřením koncentrace CO 2. 36

39 Pomůcky: Měřící sada EdLab, čidlo CO 2, různé vzorky půd Postup práce: Vzorek půdy přesypeme do umělohmotné dózy, utěsníme čidlem CO 2 a měříme vzrůstající koncentraci CO 2 důkaz dýchání půdních organismů. Obrázky a grafy: 37

40 Dýchání půdních mikroorganismů Kontrolní otázky a úkoly: 1. Vyjmenujte alespoň sedm živočichů žijících v půdě. 2. Které další organismy kromě živočichů můžeme nalézt v půdě? 3. Jak vzniká humus? 4. Jak přežívají půdní organismy záplavy? 38

41 4. Potraviny Úkol č. 13 Výroba domácí zmrzliny Rozpouštění látek je obecně provázeno pohlcováním nebo uvolňováním tepla Chladicí směsi jsou nejčastěji směsi ledu a nějaké soli, např. chloridu sodného, chloridu vápenatého, dusičnanu sodného apod. Směs ledu a vody se solí (NaCl) má totiž podstatně nižší teplotu tuhnutí než led samotný. Smícháním drceného ledu s vodou a se solí se začne sůl ve vzniklé vrstvičce vody rozpouštět a při kontaktu s ledem dojde k jeho rychlému tání. Rychlé tání ledu a rozpouštění soli je spojeno s velkou absorpcí tepla. Chladicí směs tedy spotřebuje velké množství tepla na rozpouštění soli a na tání ledu, což způsobí silné ochlazení této směsi. Konečné snížení teploty závisí na povaze použité směsi a na množství směsi v poměru k použitému ledu. V praxi se připravuje chladicí směs tak, že se v tenkých vrstvách střídavě nasypává led a sůl. Led má teplotu tání 0 C, sůl má teplotu tání 801 C. Vodný roztok chloridu sodného má velmi nízkou teplotu tuhnutí (cca 21,2 C při obsahu 23,3 % soli ve vodě). Tuto směs můžeme využít například pro chlazení zmrzliny, ale také v rámci zimní údržby cest, protože led při solení cest taje i při nízkých teplotách. Pomůcky: Teplotní čidla, sklenička chemikálie: Smetana (mléko), ovoce, cukr, sůl, led Postup práce: Do skleničky nalijeme ingredience pro přípravu zmrzliny a vložíme ji do větší nádoby, ve které připravíme chladicí směs složenou z ledové tříště a několika lžiček soli. Teplotní čidla vložíme do zmrzliny i do chladicí směsi a měříme. Po několika minutách (cca 10 15) máme připravenou zmrzlinu. Poznámky k realizaci: Vyzkoušejte otevřenou i uzavřenou sklenici a porovnejte rychlost tuhnutí Použijte mléko s různým obsahem tuku a porovnejte dobu tuhnutí Zmrzlinu nemusíte připravovat ve sklenici, ale i v uzavřeném mikrotenovém sáčku V průběhu mražení občas zmrzlinu protřepejte, aby nebyla příliš ledová 39

42 Obrázky a grafy: jahodová zmrzlina smetanová zmrzka chutná 40

43 Mrazicí směs mrazí a lepí Tuhnutí smetanové zmrzliny Teplota směsi led a sůl Kontrolní otázky a úkoly: 1. Ztuhne dříve zmrzlina z mléka nebo ze smetany? 2. Zmrzne rychleji teplá nebo studená voda? 3. Jaký je rozdíl mezi teplotou tání a teplotou tuhnutí? 4. Z následujícího obrázku urči, za jaké teploty už nemá smysl solit silnice, protože led netaje. 41

44 Zdroj: AUTOR NEUVEDEN. fyzmatik.pise.cz [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: : 42

45 Úkol č. 14 Kyselost nápojů Jedním z frekventovaných pojmů racionální výživy je překyselení organismu. Tento jev údajně nastává při konzumaci potravin, jejichž ph je menší než 7. Jedná se zejména o tyto potraviny: Hovězí maso, ústřice, čokoláda, vajíčka, ocet, káva, černý čaj, citron, máslo, smetana, ječmen, tvaroh a měkký sýr. Nemocí, které mohou být způsobeny těmito to potravinami je opět celá řada - různé alergie, astma, senná rýma, poruchy spánku, migréna, ekzémy, pálení žáhy, padání vlasů, náhlá ztráta sluchu, usazování cholesterolu, rakovina a zubní kazy. Vrátit organismus k optimálnímu ph, můžeme třeba pomocí jedlé sody a také konkrétních potravin - například určitými druhy zeleniny/ ředkev, ředkvička, brokolice, okurky/, ovoce/meloun, mango, sušené fíky, hrušky, jablka, meruňky/, luštěninami, ořechy, zeleným a bylinným čajem. Převládající názor humánních lékařů se od této teorie liší. Nezpochybňuje se vliv kyselin na zubní sklovinu / špatné čištění zde ale sehrává svou roli/, nemocným se v některých případech nedoporučuje konzumovat kyselé potraviny, ale jinak lékaři vysvětlují překyselení organismu možností poruch ve výměně plynů v plicních sklípcích respirační acidóza nebo acidóza metabolická, která může být způsobena například nemocí ledvin a cukrovkou. V tomto pokuse ověříme kyselost popřípadě zásaditost běžně dostupných nápojů Pomůcky: Měřící sada EdLab, ph metr, kádinky, destilovaná voda, různé nápoje Postup práce: Do kádinek nalijeme různé nápoje (mléko, pitnou vodu, minerálku, džus, coca colu, ) a změříme ph. Nezapomeneme vždy mezi jednotlivými měřeními ph metr řádně promýt destilovanou vodou. Výsledky porovnáme s tabulkou a seřadíme nápoje dle velikosti ph 43

46 Obrázky a grafy: Látka ph kyselina sírová 0-1 žaludeční šťávy 1,5-2 citronová šťáva 2,4 Coca-cola 2,5 ocet (5-8% kyselina octová) 2,9 pomerančová/jablečná šťáva 3,5 Pivo 4,3-4,7 Káva 5 Čaj 5,5 Mléko 6,5 čistá voda (destilovaná) 7,0 krev, mimobuněčná tekutina 7,35-7,45 Zdroj: AUTOR NEUVEDEN. wellness-trend.cz [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: : 44

47 voda z vodovodní ho řadu bonaqua Minerální voda saguaro coca-cola kofola 45

48 Úkol č. 15 Přepalování tuků Mezi základní živiny patří tuky, společně s bílkovinami a sacharidy a jako takové, jsou pro náš organismus nezbytné. Jsou stavební složkou důležitých hormonů, pomáhají udržovat tělesnou teplotu, chrání orgány před mechanickým poškozením. Tuky jsou také důležité pro využití vitaminů rozpustných v tucích (A, D, E, K). Tuky by měly v potravě tvořit % z celkového denního přijmu energie. Kromě tuků obsažených přímo v potravě, používáme tuky v kuchyni při vaření. Zde dochází k problému, kdy při například při smažení potravin dochází k tzv. přepalování tuků, kdy se začínají tvořit v tuku karcinogenní látky. Pro stanovení přípustné teploty tepelného zpracování tuků se měří tzv. bod kouřivosti, který je dán teplotou, při které se tuk začíná přepalovat to znamená, že se z něj začíná kouřit. V tomto pokuse stanovíme bod kouřivosti u olejů a tuků běžně používaných v domácnosti. pomůcky: Měřící sada EdLab, termočlánek, různé druhy tuků a olejů Postup práce: Olej nalijeme do kovové nádoby, kterou zahříváme. Do oleje ponoříme termočlánek a pozorujeme, kdy se s oleje začne kouřit bod kouřivosti. Výsledky seřadíme do tabulky. Obrázky a grafy: 46