1ο φύλλο

Οι μαθητές να είναι σε θέση να:

α. παρασκευάζουν διάλυμα ορισμένης περιεκτικότητας

β. υπολογίζουν την περιεκτικότητα σε mg/L

γ. περιγράφουν την έννοια της αλατότητας.

Φύλλο 1. Παρασκευή διαλύματος ορισμένης περιεκτικότητας - Η αλατότητα του θαλασσινού νερού

To θαλασσινό νερό περιέχει άλατα με κυρίαρχο το NaCl, το γνωστό σε όλους μας «μαγειρικό αλάτι». Η περιεκτικότητα του θαλασσινού νερού σε άλατα αποκαλείται αλατότητα και εκφράζεται συνήθως σε g/L. H αλατότητα του θαλασσών διαφέρει από περιοχή σε περιοχή λόγω διάφορων περιβαλλοντικών συνθηκών.

Σκοπός σήμερα είναι να παρασκευάσετε ένα διάλυμα NaCl που να έχει περιεκτικότητα παραπλήσια του θαλασσινού νερού της Ελλάδας.

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ: Να διαλύσετε 8,8g μαγειρικό αλάτι σε 250mL νερού και να υπολογίσετε την περιεκτικότητα σε mg/L

Ζυγός Ύαλοι ωρολογίου Υδροβολέας Ποτήρι ζέσεως Ογκομετρική φιάλη Όργανα - ουσίες

o Ζυγός ο οποίος μετρά με ακρίβεια δέκατου του γραμμαρίου. Διαθέτει κουμπί ON/OFF και κουμπί μηδενισμού TARE.

o Ύαλος ωρολογίου.o Ογκομετρική φιάλη των 250mL.o Ποτήρι ζέσεως και ράβδος ανάδευσης.o Συσκευασία με μαγειρικό αλάτι.o Νερό σε υδροβολέα.

Με την ομάδα σας συζητήστε και γράψτε τα στάδια της πειραματικής διαδικασίες που προτείνετε να ακολουθήσετε:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Συζητήστε τη διαδικασία στην ολομέλεια και γράψτε τα στάδια της πειραματικής διαδικασίας που τελικά αποφασίσατε να ακολουθήσετε.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Πραγματοποιήστε την πειραματική διαδικασία.

Δ] Υπολογισμοί

α. Να υπολογίσετε την %w/v περιεκτικότητα του διαλύματος που παρασκευάσατε.…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

β. Να εκφράσετε την περιεκτικότητα σε mg/L……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2ο φύλλο

Οι μαθητές να είναι σε θέση να:

α. αραιώνουν διαλύματα

β. αναγνωρίζουν την έννοια του πρότυπου διαλύματος.

γ. πραγματοποιούν το τεστ ινδοφαινόλης.

δ. κατασκευάζουν μια χρωματική κλίμακα και να την χρησιμοποιούν για να

υπολογίζουν περιεκτικότητα.

Φύλλο 2. Η παραγωγή της ΝΗ3 και ο προσδιορισμός τηςΈνας σημαντικός παράγοντας που πρέπει να

λαμβάνουμε υπόψη για την καλή λειτουργία ενός υδρόβιου οικοσυστήματος είναι η περιεκτικότητα σε NH3 γιατί είναι τοξική για τα ψάρια.

Η ΝΗ3 παράγεται κατά την αποσύνθεση νεκρών οργανισμών (ψαριών και φυτών) αλλά και από την αποσύνθεση της πλεονάζουσας τροφής. Σε ένα ενυδρείο πρέπει να απομακρύνουμε άμεσα τα νεκρά ψάρια και φυτά αλλά και να μην βάζουμε παραπάνω τροφή από ότι χρειάζονται τα ψάρια καθώς παράγεται ΝΗ3.

Προκειμένου να μετρήσουμε την περιεκτικότητα σε ΝΗ3 υπάρχει το τεστ ινδοφαινόλης. Συγκεκριμένα τοποθετούμε σε ένα δοχείο δείγμα από το νερό και προσθέτουμε ουσίες που θα αντιδράσουν με την αμμωνία ώστε να παραχθεί η ένωση ινδοφαινόλη.

Η ινδοφαινόλη έχει μπλε-πράσινο χρώμα η ένταση του οποίου είναι ανάλογη της αρχικής περιεκτικότητας σε ΝΗ3.

Όργανα - ουσίες o Διάλυμα ΝΗ3 με

περιεκτικότητα 500mg/Lo Απιονισμένο

νερό σε υδροβολέαo Μικροσύρριγγες

ακριβείας του 1mLo Ογκομετρικές

φιάλες των 100mL

o Σταγονόμετραo Ποτήρι ζέσεωςo Νερό σε

υδροβολέαo Τεστ κιτ

ινδοφαινόλης

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 1ο: Να παρασκευάσετε πρότυπα διαλύματα ΝΗ3

περιεκτικότητας 5mg/L – 2,5mg/L – 2mg/L – 1mg/L και 0,5g/mL Κάθε ομάδα θα αναλάβει να φτιάξει ένα από τα πρότυπα. Με την ομάδα σας

συζητήστε και γράψτε τα στάδια της πειραματικής διαδικασίες που προτείνετε να ακολουθήσετε:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Συζητήστε τη διαδικασία στην ολομέλεια και γράψτε τα στάδια της πειραματικής διαδικασίας που τελικά αποφασίσατε να ακολουθήσετε.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Πραγματοποιήστε την πειραματική διαδικασία.

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 2ο: Πραγματοποιήστε το τεστ ινδοφαινόλης σε κάθε πρότυπο διάλυμαΜέσα σε δοκιμαστικούς σωλήνες του ίδιου πάχους προσθέστε τις ουσίες του τεστ κιτ ώστε να κάνετε το τεστ ινδοφαινόλης.Τι παρατηρείτε για το χρώμα;…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Αν τα πάχη των δοκιμαστικών σωλήνων ήταν διαφορετικά μεταξύ τους τι σφάλματα νομίζετε ότι θα είχατε; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Ελέγξτε την άποψή σας κάνοντας το τεστ για μια συγκέντρωση αλλά σε δοκιμαστικό σωλήνα με μεγαλύτερο πάχος. Τι παρατηρείτε;……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 3ο: Μετρήστε την περιεκτικότητα σε ΝΗ3 του νερού του ενυδρείου Κάντε το τστ και στο νερό του ενυδρείου. Με βάση την κλίμακα που φτιάξατε, ποια είναι η περιεκτικότητα σε ΝΗ3;…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 4ο: Μετρήστε την περιεκτικότητα σε ΝΗ3 του νερού του ενυδρείου χρησιμοποιώντας την πρότυπη κλίμακα του test kit.

Με αντίστοιχο τρόπο μας δείχνουν την περιεκτικότητα σε NH3 τα τεστ κιτ που πωλούνται στο εμπόριο. Για να βρούμε την περιεκτικότητα σε ΝΗ3 συγκρίνουμε το χρώμα με μια πρότυπη χρωματική κλίμακα που υπάρχει στη συσκευασία.

Πραγματοποιήστε την μέτρηση της ΝΗ3 σε δείγμα από το ενυδρείο με βάση την κλίμακα που σας δίνει το test kit.

Ποια είναι η περιεκτικότητα σε ΝΗ3 του νερού του ενυδρείου;……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3ο φύλλο

Οι μαθητές να είναι σε θέση να:

α. περιγράφουν ορισμένες μετατροπές όπως αναφέρονται στον κύκλο του Ν.

β. αναγνωρίζουν την λειτουργία των μικροοργανισμών σε ένα οικοσύστημα.

γ. μετρούν την περιεκτικότητα σε NO3-.

Φύλλο 3. Ο κύκλος του Ν και οι αλλαγές του νερού

Όπως διαπιστώσαμε σε ένα κλειστό οικοσύστημα παράγεται ΝΗ3 η οποία είναι τοξική για τα ψάρια. Υπάρχει τρόπος να μειωθεί η περιεκτικότητά της;

Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι η μετατροπή της σε ΝΟ2

- και σε ΝΟ3- από κάποια βακτήρια που ονομάζονται

νιτροποιητικά.

Αφού τα νιτροποιητικά βακτήρια δημιουργούν αποικίες σε πορώδεις επιφάνειες, δημιουργούμε τέτοιου είδους επιφάνειες που αποκαλούμε «φίλτρα» και με συσκευές που ονομάζονται «κυκλοφορητές» το νερό συνεχώς κυκλοφορεί μέσα από αυτά.

ΕΝΥΔΡΕΙΟείσοδος έξοδος

φίλτρο

Φίλτρο Φίλτρο μέσα από ηλεκτρονικό

μικροσκόπιο όπου διακρίνονται τα

νιτροποιητικά βακτήρια

Σχήμα μηχανισμού

ανακύκλωσης νερού

Δηλαδή σχηματικά:ΝΗ3 ΝΟ2

- ΝΟ3-

Ακόμα όμως και τα νιτρικά ιόντα, που είναι το τελικό προϊόν, είναι επικίνδυνα (αν και όχι τόσο όσο η ΝΗ3 και τα ΝΟ2

-) για τα ψάρια. Επίσης μεγάλη περιεκτικότητα σε ΝΟ3

- μπορεί να προκαλέσει προβλήματα ευτροφισμού με αποτέλεσμα την ανάπτυξη υδρόβιων φωτοσυνθετικών μικροoργανισμών όπως είναι η άλγη.

Έτσι μέρος από το νερό ενός ενυδρείου πρέπει να αντικαθίσταται ανά τακτά χρονικά διαστήματα με νέο ώστε να μειώνεται η περιεκτικότητα σε ΝΟ3

-.

Οι αριθμοί είναι ενδεικτικοί. Οι τιμές μπορεί να διαφέρουν από ενυδρείο σε ενυδρείο

mg/l

επικίνδυνα επίπεδα

Αλλαγή νερούαμμωνία νιτρώδη νιτρικά

Ημέρες

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 1ο: Να μετρήσετε με το αντίστοιχο test kit την περιεκτικότητα σε NO3

-

Όργανα - ουσίες o Νερό ενυδρείουo Τεστ κιτ προσδιορισμού νιτρικών

Μετρήστε την περιεκτικότητα σε νιτρικά ιόντα ΝΟ3

-. ………………………………………………..

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 2ο: Πόσο νερό πρέπει να αντικατασταθεί με νέο ώστε η περιεκτικότητα σε νιτρικά να επιστρέψει σε αποδεκτά επίπεδα.

Συνολικός όγκος νερού ενυδρείου ……………………………………………………..

Συνεργαστείτε με την ομάδα σας και γράψτε τους υπολογισμούς:…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..

Συζητήστε τα αποτελέσματά σας με την ολομέλεια. Πόσο νερό πρέπει να αφαιρεθεί και να αντικατασταθεί με νέο;

…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..

Πραγματοποιείστε την αλλαγή του νερού.

4ο φύλλο

Οι μαθητές να είναι σε θέση να:

α. χρησιμοποιούν τη μέθοδο της ογκομέτρησης για τον προσδιορισμό της

σκληρότητας.

Φύλλο 4. Η σκληρότητα του νερού – η ογκομέτρηση

Η σκληρότητα του νερού εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε ανθρακικά άλατα και άλατα μαγνησίου και ασβεστίου. Μετριέται συνήθως σε Γερμανικούς βαθμούς και το νερό χαρακτηρίζεται από πολύ μαλακό έως πολύ σκληρό:

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΓΕΡΜΑΝΙΚΟΙ ΒΑΘΜΟΙ

ΠΟΛΥ ΜΑΛΑΚΑ ΝΕΡΑ 0-4

ΜΑΛΑΚΑ 4-8

ΗΜΙΣΚΛΗΡΑ 8-12

ΣΧΕΤΙΚΑ ΣΚΛΗΡΑ 12-18

ΣΚΛΗΡΑ 18-30

ΠΟΛΥ ΣΚΛΗΡΑ >30

Το νερό της Ελλάδας είναι συνήθως σχετικά σκληρό.

Η σκληρότητα εξαρτάται από τα πετρώματα που έχει περάσει το νερό και είναι παράγοντας που πρέπει να μετρείται ώστε να μεταβάλλεται, αν απαιτείται, από όσους συντηρούν ενυδρεία, καθώς τα διάφορα είδη ψαριών μπορούν να ευδοκιμήσουν σε συγκεκριμένες τιμές.

Ενυδρείο που φιλοξενεί Δίσκους Αμαζονίου.

Το νερό πρέπει να είναι μαλακό έως πολύ

μαλακό.

Ενυδρείο που φιλοξενεί Κιχλίδες Ν.

Αμερικής. Το νερό πρέπει να είναι

μαλακό έως ημίσκληρο.

Για να υπολογίσουμε τη σκληρότητα πρέπει να βρούμε την περιεκτικότητα σε ιόντα Ca2+ και Μg2+. Αυτό θα γίνει με μια αναλυτική μέθοδο που ονομάζεται ογκομέτρηση.

Κατά την ογκομέτρηση προσθέτουμε σιγά – σιγά διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης (ΠΡΟΤΥΠΟ) σε ορισμένο όγκο διαλύματος άγνωστης συγκέντρωσης (ΑΓΝΩΣΤΟ) μέχρι να αντιδράσει όλο το άγνωστο διάλυμα. Το σημείο που αντιδρά όλο τα διάλυμα μπορεί να βρεθεί αν έχει προστεθεί στο άγνωστο διάλυμα μια ουσία (ΔΕΙΚΤΗΣ) που αλλάζει χρώμα όταν αντιδράσει πλήρως το πρότυπο διάλυμα.

Το σημείο όπου αλλάζει χρώμα ο δείκτης και σταματάμε την προσθήκη πρότυπου διαλύματος αποκαλείται ΤΕΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ.

Η αντίδραση που πραγματοποιείται σχηματικά είναι η:

M2+(αq) + EDTA προϊόντα

όπου M2+ είναι τα ιόντα Ca2+ ή Μg2+ που περιέχονται στο άγνωστο διάλυμα και EDTA είναι μια ουσία που αντιδρά με αυτά τα ιόντα. Στο άγνωστο διάλυμα προστίθεται επίσης δείκτης «εριόχρωμα Τ» ο οποίος έχει κόκκινο χρώμα πριν το τελικό σημείο ενώ στο τελικό σημείο μετατρέπεται σε μπλε.

Όργανα - ουσίες o Νερό βρύσηςo Νερό ενυδρείουo Τεστ κιτ προσδιορισμού σκληρότητας

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 1o: Να ογκομετρήσετε το νερό βρύσης και να υπολογίσετε πόσα mL πρότυπου διαλύματος αντιστοιχούν σε 1 βαθμό σκληρότητας (οD).

Σύμφωνα με τις οδηγίες του test kit ποιον όγκο άγνωστου διαλύματος πρέπει να βάλετε στο δοχείο της ογκομέτρησης. ……………………………………..

Ογκομετρήστε. Ποιος είναι ο όγκος του πρότυπου διαλύματος που καταναλώθηκε μέχρι το ισοδύναμο σημείο; ……………..……………………

Αν γνωρίζετε ότι τo νερό της βρύσης έχει σκληρότητα 15οD, πόσα mL από το πρότυπο αντιστοιχούν σε ένα βαθμό;

Υπόδειξη: Οι βαθμοί είναι ανάλογοι με τον όγκο του πρότυπου διαλύματος που καταναλώνεται.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Άρα:

….. mL προτύπου αντιστοιχούν με 1 οD

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ 2o: Να ογκομετρήσετε το νερό του ενυδρείου και να υπολογίσετε την σκληρότητά του (οD).

Σύμφωνα με τις οδηγίες του test kit ποιον όγκο άγνωστου διαλύματος πρέπει να βάλετε στο δοχείο της ογκομέτρησης. ……………………………………..

Ογκομετρήστε. Ποιος είναι ο όγκος του πρότυπου διαλύματος που καταναλώθηκε μέχρι το ισοδύναμο σημείο; ……………..……………………

Χρησιμοποιώντας την παραπάνω σχέση για το πόσα mL αντιστοιχούν με ένα βαθμό σκληρότητας, βρείτε ποια είναι η σκληρότητα του νερού του ενυδρείου;

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5ο φύλλο

Οι μαθητές να είναι σε θέση να:

α. χρησιμοποιούν δείκτες, πεχαμετρικά χαρτιά και πεχάμετρο ώστε να

υπολογίζουν το pH του νερού του ενυδρείου.

β. συγκρίνουν τις επιμέρους τεχνικές ως προς την ακρίβεια.

γ. επιλέγουν οξύ ή βάση για τη μεταβολή του pH.

Φύλλο 5. Το pH του νερού

Ας θυμηθούμε κάποια αποσπάσματα από το σχολικό μας βιβλίο:Η οξύτητα είναι μια μετρήσιμη ιδιότητα των διαλυμάτων, η οποία εκφράζει το πόσο όξινο είναι ένα διάλυμα. Όσο περισσότερα κατιόντα υδρογόνου υπάρχουν σε ορισμένο όγκο ενός διαλύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η οξύτητά του. Η περιεκτικότητα ενός υδατικού διαλύματος σε κατιόντα υδρογόνου μπορεί να εκφραστεί με διάφορους τρόπους. Η επικρατέστερη έκφραση για την περιεκτικότητα αυτή είναι ένας αριθμός, το pH του διαλύματος.Έχει βρεθεί πειραματικά ότι το νερό, ακόμα και όταν δεν περιέχει καμία διαλυμένη ουσία, περιέχει πάντοτε ένα σχετικά μικρό αριθμό κατιόντων υδρογόνου. Η παρουσία αυτών των κατιόντων οφείλεται στο γεγονός ότι ένα πάρα πολύ μικρό ποσοστό των μορίων του νερού δίνει ιόντα, σύμφωνα με τη χημική εξίσωση:

Η2Ο(l)   →    Η+(aq)    +    ΟΗ-

(aq)

Από αυτή τη χημική εξίσωση φαίνεται ότι από τα μόρια του νερού παράγονται, εκτός από τα κατιόντα υδρογόνου, και ανιόντα ΟΗ-, τα οποία ονομάζονται ανιόντα υδροξειδίου.Έτσι, στο καθαρό νερό (δηλαδή στο νερό που δεν περιέχει καμία διαλυμένη ουσία) ισχύει:

πλήθος Η+(aq) = πλήθος ΟΗ-

(aq)

Η περιεκτικότητα ενός διαλύματος σε κατιόντα υδρογόνου εκφράζεται όμως με έναν αριθμό, το pH του διαλύματος.Εφόσον και στο καθαρό νερό περιέχονται κατιόντα υδρογόνου, συμπεραίνουμε ότι και στο καθαρό νερό αντιστοιχεί κάποια τιμή pH:

Το pH του καθαρού νερού είναι 7 (στους 25o C)Στα διαλύματα των οξέων, το pH παίρνει τιμές μικρότερες από 7 και πρακτικά μεγαλύτερες από 0, εφόσον βρίσκονται σε θερμοκρασία 25 oC. Όσο πιο μικρό είναι το pH ενός υδατικού διαλύματος τόσο πιο όξινο είναι το διάλυμα αυτό, δηλαδή τόσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητά του σε κατιόντα υδρογόνου.

Όταν ένα οξύ διαλύεται στο νερό, δίνει κατιόντα υδρογόνου. Επομένως, στα διαλύματα των οξέων τα ιόντα Η+ θα είναι περισσότερα από τα ιόντα ΟΗ-. Έτσι σε κάθε διάλυμα οξέος ισχύει:

πλήθος Η+(aq) > πλήθος ΟΗ-

(aq)

σε κάθε διάλυμα οξέος (στους 25o C) ισχύει: pH < 7 Όταν μια βάση διαλύεται στο νερό, δίνει ανιόντα υδροξειδίου. Αυτά «προστίθενται» στα ανιόντα υδροξειδίου που προέρχονται από το ίδιο το νερό, οπότε είναι προφανές ότι σε κάθε διάλυμα βάσης ισχύει:

πλήθος ΟΗ-(aq) > πλήθος Η+

(aq)

 Η πρόταση αυτή είναι ισοδύναμη με την επόμενη:σε κάθε διάλυμα βάσης (στους 25o C) ισχύει: pH > 7

 Πρακτικά η τιμή του pH ενός βασικού διαλύματος είναι μεταξύ του 7 και του 14.

Το pH του νερού του ενυδρείου έχει ιδιαίτερη σημασία καθώς οι υδρόβιοι οργανισμοί που φιλοξενούνται σε αυτό ανάλογα με την προέλευσή τους μπορούν να ευδοκιμήσουν εντός συγκεκριμένων ορίων. Για παράδειγμα τα ψάρια «Δίσκοι Αμαζονίου» μπορούν να ευδοκιμήσουν σε ενυδρεία με όξινο νερό με pH μεταξύ 6,0 και 6,5.

Αντίθετα τα ψάρια «Κιχλίδες της λίμνης Μαλάουι» μπορούν να ευδοκιμήσουν σε ενυδρεία με αλκαλικό νερό με pH που κυμαίνεται από 7,5 έως 9,0.

Για την μέτρηση του pH χρησιμοποιούνται ουσίες οι οποίες μπορούν να πάρουν διαφορετικό χρώμα ανάλογα με το pH του διαλύματος. Οι ουσίες αυτές αποκαλούνται δείκτες. Ένας τέτοιος δείκτης είναι ο χυμός από κόκκινο λάχανο.

Επίσης χρησιμοποιούνται πεχαμετρικά χαρτιά που είναι εμποτισμένα με μίγμα δεικτών.

Τέλος χρησιμοποιούνται όργανα που ονομάζονται πεχάμετρα.

ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ: Να μετρήσετε το pH του νερού και με δείκτη και με πεχαμετρικό χαρτί και με πεχάμετρο.

Όργανα – Ουσίες Νερό ενυδρείου Χυμός από κόκκινο λάχανο Πεχαμετρικά χαρτιά Πεχάμετρο

Ποιο είναι το pH του νερού του ενυδρείου όταν το μετρήσατε με:α. Δείκτη; …………………………………………………………………………..β. Πεχαμετρικό χαρτί; ……………………………………………………………...γ. Πεχάμετρο; ……………………………………………………………………… Που οφείλονται οι διαφορές;

…………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………..

Είναι το pH κατάλληλο για τα ψάρια που φιλοξενείτε στο ενυδρείο; …………

Αν το pH ήταν υψηλότερο τι έπρεπε να προσθέσετε;οξύ □ βάση □

Αν το pH ήταν χαμηλότερο τι έπρεπε να προσθέσετε;οξύ □ βάση □