Інформація для вчителів
Застосування
Колориметричний тест дає змогу визначити нітрат у пробах води з водойм і тим самим виявити нітратне забруднення.
У цьому досліді пробу води з водойми перевіряють на вміст нітрату й порівнюють із пробою водопровідної води.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають мати базові знання про хімію нітрату у воді та про його наслідки.
Принцип
За порівнянням кольору зі шкалою кольорів тест-набору можна визначити вміст нітрату в пробі води з водойми.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають навчитися користуватися тест-набором і дізнатися, як нітрат впливає на водойми.
Завдання
Учні мають виміряти колориметричним нітрат-тестом вміст нітрат-іонів у пробі води з водойми та в пробі водопровідної води.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Теоретичні засади
Нітрат - один із головних чинників забруднення води й серйозна проблема для морських екосистем. Ріст рослин визначається насамперед вмістом нітрату в ґрунті. Тому високоефективні та швидкодоступні азотні добрива складаються переважно з нітратів, які в ґрунті розпадаються на нітрат-іони (). Проте через надмірне удобрення та інтенсивне сільське господарство надто багато нітрату вимивається в наші ґрунтові води, бо він дуже добре розчинний у воді. У воді це сприяє росту водоростей, і рівновага водойми може перекинутися. Це може не лише надовго дуже зашкодити рибам та екосистемі, а й украй небезпечне для немовлят.
Прибл. 25 % пунктів спостереження мережі моніторингу нітратів ЄС мають концентрації нітрату понад порогове значення 50 мг на літр (станом на 2022 рік).
Правила безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
Інформація для учнів
Мотивація (1/2)
Перекинуте озеро
Завдання:
Нітрат - один із головних чинників забруднення води й серйозна проблема для морських екосистем.
Відповідь:
Обмежувальним чинником для росту рослин є насамперед нітрат. Тому високоефективні та швидкодоступні азотні добрива складаються переважно з нітратів, які в ґрунті розпадаються на нітрат-іони ().
Завдання:
Спершу це звучить добре, проте через надмірне удобрення та інтенсивне сільське господарство надто багато нітрату вимивається в наші ґрунтові води, бо він дуже добре розчинний у воді.
Відповідь:
У воді це сприяє росту водоростей, і рівновага у водоймах може перекинутися. Це може не лише надовго дуже зашкодити рибам та екосистемі, а й украй шкідливе для немовлят.
Мотивація (2/2)
Гранично допустиме значення в Німеччині та ЄС для нітрату в ґрунтових водах становить 50 мг/л. Цим має бути забезпечено захист питної води.
Проте вже сьогодні прибл. 25 % офіційних пунктів спостереження за ґрунтовими водами перевищують порогове значення концентрації нітратів.
Завдання
Дослідь, чи є відмінності у вмісті нітрат-іонів у пробах води з різних водойм і в пробі водопровідної води.
Порівняй для цього виміряні значення колориметричного тесту для проб.
Що ти виявляєш? Чи є відмінності в одержаних значеннях?
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Мензурка, низька, 250 мл | 46054-00 | 1 |
| 2 | Піпетки Пастера, пластик (PE), 3 мл, 500 шт. | 36616-00 | 1 |
| 3 | Нітрат ECO-Test 0-120 мг/л, на 120 визначень | 30837-03 | 1 |
Складання
Відбирання проби води з водойми
Перевіряють довільну кількість проб:
- Набери за допомогою невеликого хімічного стакана (200 мл) воду з водойми, наприклад перед очисною спорудою і за нею або поблизу поля.
Можеш також змішати з водою трохи рідкого добрива чи нітритної солі й дослідити на нітрат. - Те саме зроби з пробою водопровідної води.
Виконання (1/2)
Колориметричний метод вимірювання за допомогою тест-набору
- Проба води з водойми
- Обидві мірні склянки наповнити піпеткою по 5 мл тієї самої проби води з водойми.
- Одну мірну склянку вставляють у "позицію A" компаратора (порівнювача).
- П'ять крапель NO₃-1 (відновника) додають у мірну склянку B. Перемішати.
- Додати одну мірну ложку NO₃‑2 (кольорового реактиву) без верху й одразу струшувати закритою одну хвилину.
- Зачекати п'ять хвилин.
Виконання (2/2)
Колориметричний метод вимірювання
- Проба води з водойми
6. Відкрити склянку і вставити мірну склянку B в компаратор.
7. Пересувати компаратор, доки за розглядання згори не буде досягнуто однаковості кольору. Виміряне значення зчитати у
прорізі язичка компаратора. Проміжні значення можна оцінити на око.
8. Обидві мірні склянки ретельно сполоснути й закрити.
- Водопровідна вода
- Те саме повторюють для проби водопровідної води.
Узагальнення (1/2)
- Кольорова реакція, виявлення нітрату
Нітрат-іони неорганічним відновником (NO₃-1) у кислому середовищі відновлюються
до нітрит-іонів (спрощена реакція NO₃⁻ → NO₂⁻ / нітрат → нітрит).
Утворений нітрит діазотує ароматичний амін, що міститься в реактиві NO₃-2, який
потім сполучається в оранжево-жовтий азобарвник.
- Так зване "перекинуте озеро" - це екосистема в стані колапсу, спричиненого браком кисню. Брак кисню виникає тому, що додавання нітрату призводить до розмноження водоростей. Відмерлі водорості розкладаються мікроорганізмами. Через це витрачається кисень. Збагачення поживними речовинами (насамперед азотом і фосфатом) називають евтрофікацією.
Узагальнення (2/2)
- Стратегії зменшення застосування азоту:
- Органічні добрива замість мінеральних (гній або рогова стружка, що вивільняють нітрат повільно)
- Азотофіксатори (вирощувати бобові, як-от конюшину чи боби)
- Правильний час удобрення (не перед дощем і лише у фазі росту рослин)
- Водопровідна вода - один із найкраще контрольованих харчових продуктів Німеччини, тож її можна споживати без побоювань.
Щоб знизити вміст нітрату у водопровідній воді, доводиться застосовувати складні методи, як-от іонний обмін із фільтрувальними смолами.
Протокол
Завдання 1
Нітрат-іони в наших водоймах Ріст рослин обмежується насамперед ____. Тому застосовують ____ (нітрат). Проте поля здебільшого ____, і оскільки нітрат так добре ____, його вимиває з полів і він потрапляє в наші ____. Там це може призвести до того, що ____: водорості розмножуються, і через розкладання відмерлих водоростей (мікроорганізмами) настає брак кисню.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання