Вимірювання нітрату за допомогою Cobra SMARTsense

Інформація для вчителів

Застосування

Нітрат - це неорганічна сполука Нітрогену. Він природно є в ґрунті, але його також вносять на поля у вигляді калій нітрату як добриво. Рослинам потрібен Нітроген нітрату для побудови білків. Людина дістає нітрат головно зі споживанням свіжих овочів, а також із питною водою, зерновими та фруктами. Загалом нітрат для людського організму відносно нешкідливий. Однак за певних обставин (наприклад, через бактерії в ротовій порожнині чи в шлунку) нітрат може частково перетворюватися на нітрит. Той може перетворювати гемоглобін на метгемоглобін і в такий спосіб зменшувати перенесення кисню в крові (метгемоглобінемія). Наукові дослідження останніх років показали, що помірне надходження нітрату має для організму й позитивні властивості, як-от підвищення працездатності м'язів або позитивний вплив на кров'яний тиск і рівень цукру в крові .

Інша інформація для вчителя (1/6)

Попередні знання

Інша інформація для вчителя, ілюстрація 1 з 2

Попередні знання не потрібні.

Принцип

Інша інформація для вчителя, ілюстрація 2 з 2

Давач використовують для вимірювання концентрації нітрат-іонів у рідинах. Дані вимірювань передаються через Bluetooth. Щоб користуватися давачем, спершу треба приготувати активаційний і калібрувальний розчини.

Інша інформація для вчителя (2/6)

Навчальна мета

Завдання

Учні мають дійти до розуміння відмінностей у вмісті нітрату в різних зразках води.

Визначення концентрації нітрату в 0,5 %-му розчині нітрату натрію.
Визначення вмісту нітрату в компостній землі.
Визначення вмісту нітрату у воді поблизу ферми або удобреного поля.
Порівняння концентрацій нітрату в стоячих і проточних водоймах.

Інша інформація для вчителя (3/6)

Приготування активаційного розчину:

Спершу приготуйте маточні розчини згідно з інструкцією з експлуатації:

Приготуйте згідно з інструкцією з експлуатації активаційний розчин із такими концентраціями:

1mM
40 mM .

Інша інформація для вчителя (4/6)

Перед використанням електрод треба щонайменше на 2 години занурити в активаційний розчин. При цьому нижня частина електрода не повинна торкатися дна посудини (електрод можна постійно зберігати в активаційному розчині).
Після цього електрод промивають деіонізованою водою.
Підсилювальний розчин потрібен і для калібрувального розчину, і для виконання вимірювань. Приготуйте підсилювальний розчин згідно з інструкцією з експлуатації.

Інша інформація для вчителя (5/6)

Калібрування:

Виконайте двоточкове калібрування за допомогою measureAPP. Для 1-ї точки вимірювання візьміть 550 мг/л, а для 2-ї - 5500 мг/л. Для рівномірного перемішування скористайтеся магнітною мішалкою. Приготуйте калібрувальний розчин згідно з інструкцією з експлуатації.

Інша інформація для вчителя (6/6)

Зауваги:

Давач можна застосовувати лише в рідинах зі значенням pH 4…9. Застосування поза цим діапазоном призводить до хибних вимірювань і, можливо, до пошкодження давача.
Перед калібруванням і вимірюванням вимірювальний електрод має бути занурений у відповідні розчини на 60 секунд за сталої температури, буферного розчину та швидкості перемішування.
Перед зміною зразків електрод слід повністю очистити, а залишки води обережно висушити, щоб уникнути перехресного забруднення між зразками.
Після використання електрод очистити деіонізованою водою й обережно висушити. Після цього надіти захисний ковпачок, але простежити, щоб нижній кінець електрода не лежав на дні ковпачка.

Правила безпеки

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Інформація для учнів

Мотивація

Рисунок 1

Нітрат - це неорганічна сполука Нітрогену, яка є як природно в ґрунті, так і вноситься на поля у вигляді калій нітрату як складник добрив. Для росту рослинам потрібні різні білки, які будуються, зокрема, з Нітрогену нітрату, поглинутого кореневою системою. Людина дістає нітрат зі споживанням свіжих овочів, зернових, питної води та фруктів. У помірних кількостях нітрат корисний для людського організму.

Завдання

Визнач концентрацію нітрату в 0,5 %-му розчині нітрату натрію.
Визнач вміст нітрату в компостній землі у воді.
Визнач вміст нітрату у воді поблизу ферми або удобреного поля.
Порівняй концентрації нітрату в стоячих і проточних водоймах.

Рисунок 3

Обладнання

Позиція	Обладнання	Артикул	Кількість
1	Cobra SMARTsense Nitrate Ion - давач із йоноселективним електродом для нітрату, 0,6 ... 6200 мг/л (Bluetooth)	12912-00	1
2	measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв	14581-61	1
3	Нітрат натрію, 100 г	CHE-881216631	1
4	Сульфат амонію, 100 г	CHE-881015631	1
5	Сульфат амонію, 250 г	30027-25	2
6	Лабораторна пляшка з різьбою, боросилікат, 1000 мл, GL 45	34167-00	6
7	Мірний циліндр, 100 мл	36629-00	1
8	Мірна колба, 1000 мл, NS24/29	36552-00	1
9	Мірний циліндр, високий, BORO 3.3, 25 мл	47328-00	1
10	Мірна піпетка, 1 мл	36575-00	1
11	Наповнювач для піпеток, сферичний, 3 клапани, макс. 100 мл	47127-02	1
12	Захисні окуляри «Modern Style», один розмір, унісекс	39314-00	1

Складання (1/2)

Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.

iOS

Android

Windows

Складання (2/2)

Давач Cobra SMARTsense-Nitrate-Ion

Для цього досліду ти використовуєш давач Cobra SMARTsense - Nitrate Ion. Увімкни свій давач Cobra SMARTsense - Nitrate Ion.
У випадку компостного зразка перед цим 50 г зразка змішують із 500 мл дистильованої води.
З'єднай нітратний електрод із BNC-роз'ємом давача.
Для вимірювання йонний електрод повністю занурюють у вимірюване середовище до вимірювальної головки.
Відкрий застосунок «measure» і вибери давач Nitrate-Ion.

Виконання (1/4)

Виміряй вміст нітрату в 0,5 %-му розчині нітрату натрію.
Запусти вимірювання на 5 хвилин у застосунку «measure».
Збережи вимірювання.
Відкрий вимірювання в розділі «Manage/Мої вимірювання» і виведи середнє значення.
Запиши середнє значення.

Виконання (2/4)

Рисунок 4

Виміряй вміст нітрату в 50 г компостної землі в 500 мл дистильованої води.
Запусти вимірювання на 5 хвилин у застосунку «measure».
Збережи вимірювання.
Відкрий вимірювання в розділі «Manage/Мої вимірювання» і виведи середнє значення.
Запиши середнє значення.

Виконання (3/4)

Визнач вміст нітрату у воді поблизу ферми або удобреного поля.
Запускай щоразу вимірювання на 5 хвилин у застосунку «measure».
Збережи вимірювання.
Відкрий вимірювання в розділі «Manage/Мої вимірювання» і виведи середнє значення.
Запиши середнє значення для кожного вимірювання.

Рисунок 5

Виконання (4/4)

Порівняй вміст нітрату в стоячій і проточній водоймі.
Запускай щоразу вимірювання на 5 хвилин у застосунку «measure».
Збережи вимірювання.
Відкрий вимірювання в розділі «Manage/Мої вимірювання» і виведи середнє значення.
Запиши середнє значення для кожного вимірювання.

Протокол

Завдання 1

Перетягни слова у правильні поля! Рослинам потрібен ____, щоб рости. Природним шляхом нітрат утворюється внаслідок розкладання відмерлих рослин, тварин або фекалій у ґрунті. На початку XX століття людина почала виробляти ____ хімічним шляхом із ____: мінеральні добрива. Відтоді вміст нітрату на Землі сильно зріс, що призводить до ____.

Завдання 2

Питання

Яку концентрацію нітратного Нітрогену зазвичай мають мінеральні ґрунти?

від 5 ppm до 30 ppm
від 0 ppm до 4 ppm
від 31 ppm до 55 ppm
від 56 ppm до 100 ppm