Závislosť pH od teploty roztoku. Závislosť rýchlosti enzymatickej reakcie od teploty, pH a inkubačnej doby

hodnota pH (faktor pH) je miera aktivity vodíkových iónov v roztoku, ktorá kvantitatívne vyjadruje jeho kyslosť. Keď pH nie je na optimálnej úrovni, rastliny začnú strácať schopnosť absorbovať niektoré prvky, ktoré potrebujú pre zdravý rast. Všetky rastliny majú špecifickú úroveň pH, ​​ktorá im umožňuje dosiahnuť maximálne výsledky pri pestovaní. Väčšina rastlín preferuje mierne kyslé pestovateľské prostredie (medzi 5,5-6,5).

Vodíkový index vo vzorcoch

Vo veľmi zriedených roztokoch je hodnota pH ekvivalentná koncentrácii vodíkových iónov. Veľkosťou a opačným znamienkom ako desatinný logaritmus aktivity vodíkových iónov, vyjadrený v móloch na liter:

pH = -lg

Za štandardných podmienok sa hodnota pH pohybuje od 0 do 14. V čistej vode pri neutrálnom pH sa koncentrácia H + rovná koncentrácii OH - a je 1·10 -7 mol na liter. Maximálna možná hodnota pH je definovaná ako súčet pH a pOH a rovná sa 14.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia sa pH môže meniť nielen v rozsahu od 0 do 14, ale môže ísť aj za tieto hranice. Napríklad pri koncentrácii vodíkových iónov = 10 −15 mol/l, pH = 15, pri koncentrácii hydroxidových iónov 10 mol/l pOH = −1.

Je dôležité pochopiť! Stupnica pH je logaritmická, čo znamená, že každá jednotka zmeny sa rovná desaťnásobnej zmene koncentrácie vodíkových iónov. Inými slovami, roztok s pH 6 je desaťkrát kyslejší ako roztok s pH 7 a roztok s pH 5 bude desaťkrát kyslejší ako roztok s pH 6 a stokrát kyslejší ako roztok s pH. 7. To znamená, že keď upravujete pH svojho živného roztoku a potrebujete zmeniť pH o dva body (napríklad zo 7,5 na 5,5), musíte použiť desaťkrát viac prípravku na úpravu pH, ako keby ste zmenili pH iba o jeden bod (od 7,5 do 6,5 ).

Metódy stanovenia hodnoty pH

Na stanovenie hodnoty pH roztokov sa široko používa niekoľko metód. Hodnotu pH možno približne odhadnúť pomocou indikátorov, presne zmerať pH metrom alebo určiť analyticky vykonaním acidobázickej titrácie.

Acidobázické ukazovatele

Na približný odhad koncentrácie vodíkových iónov sa široko používajú acidobázické indikátory - organické farbiace látky, ktorých farba závisí od pH média. Medzi najznámejšie ukazovatele patrí lakmus, fenolftaleín, metyl pomaranč (metyl pomaranč) a iné. Indikátory môžu existovať v dvoch rôznofarebných formách – buď kyslé alebo zásadité. Zmena farby každého indikátora sa vyskytuje v jeho vlastnom rozsahu kyslosti, zvyčajne 1-2 jednotky.

Univerzálny indikátor

Na rozšírenie pracovného rozsahu meraní pH sa používa takzvaný univerzálny indikátor, ktorý je zmesou viacerých indikátorov. Univerzálny indikátor pri prechode z kyslej oblasti do zásaditej postupne mení farbu od červenej cez žltú, zelenú, modrú až po fialovú.

Roztoky takýchto zmesí – „univerzálne indikátory“ – sú zvyčajne impregnované prúžkami „indikačného papierika“, pomocou ktorých môžete rýchlo (s presnosťou jednotiek pH alebo dokonca na desatiny pH) určiť kyslosť vodných roztokov. v štúdiu. Pre presnejšie určenie sa farba indikátorového papierika získaná pri aplikácii kvapky roztoku ihneď porovná s referenčnou farebnou škálou, ktorej vzhľad je znázornený na obrázkoch.

Stanovenie pH indikátorovou metódou je ťažké pre zakalené alebo farebné roztoky.

Vzhľadom na to, že optimálne hodnoty pH pre živné roztoky v hydropónii majú veľmi úzky rozsah (zvyčajne od 5,5 do 6,5), používam aj iné kombinácie indikátorov. Napríklad ten náš má pracovný rozsah a stupnicu od 4,0 do 8,0, čo robí takýto test presnejším v porovnaní s univerzálnym indikátorovým papierikom.

pH meter

Použitie špeciálneho prístroja – pH metra – umožňuje merať pH v širšom rozsahu a presnejšie (do 0,01 jednotiek pH) ako pomocou univerzálnych indikátorov. Metóda je pohodlná a vysoko presná, najmä po kalibrácii indikačnej elektródy vo zvolenom rozsahu pH. Umožňuje merať pH nepriehľadných a farebných roztokov, a preto je široko používaný.

Analytická volumetrická metóda

Presné výsledky na stanovenie kyslosti roztokov poskytuje aj analytická volumetrická metóda - acidobázická titrácia. K testovanému roztoku sa po kvapkách pridáva roztok so známou koncentráciou (titrant). Keď sa zmiešajú, dôjde k chemickej reakcii. Bod ekvivalencie - okamih, kedy je presne dostatok titrantu na úplné dokončenie reakcie - sa zaznamenáva pomocou indikátora. Ďalej, pri znalosti koncentrácie a objemu pridaného roztoku titračného činidla, sa vypočíta kyslosť roztoku.

Vplyv teploty na hodnoty pH

Hodnota pH sa môže meniť v širokom rozsahu so zmenami teploty. Teda 0,001 molárny roztok NaOH pri 20 °C má pH = 11,73 a pri 30 °C pH = 10,83. Vplyv teploty na hodnoty pH sa vysvetľuje odlišnou disociáciou vodíkových iónov (H+) a nejde o experimentálnu chybu. Vplyv teploty nemôže byť kompenzovaný elektronikou pH metra.

Úprava pH živného roztoku

Okyslenie živného roztoku

Živný roztok sa zvyčajne musí okysliť. Absorpcia iónov rastlinami spôsobuje postupnú alkalizáciu roztoku. Akýkoľvek roztok, ktorý má pH 7 alebo vyššie, bude najčastejšie potrebné upraviť na optimálne pH. Na okyslenie živného roztoku možno použiť rôzne kyseliny. Najčastejšie sa používa kyselina sírová alebo fosforečná. Lepším riešením pre hydroponické roztoky sú pufrovacie prísady ako a. Tieto produkty nielenže upravujú hodnoty pH na optimálnu úroveň, ale tiež dlhodobo stabilizujú hodnoty.

Pri úprave pH kyselinami aj zásadami by ste mali nosiť gumené rukavice, aby nedošlo k popáleniu pokožky. Skúsený chemik šikovne narába s koncentrovanou kyselinou sírovou, kyselinu pridáva po kvapkách do vody. Ale pre začínajúcich hydroponistov je možno lepšie kontaktovať skúseného chemika a požiadať ho o prípravu 25% roztoku kyseliny sírovej. Pri pridávaní kyseliny sa roztok mieša a stanoví sa jeho pH. Keď poznáte približné množstvo kyseliny sírovej, môžete ju pridať z odmerného valca.

Kyselina sírová sa musí pridávať v malých dávkach, aby sa príliš neokyslil roztok, ktorý sa potom bude musieť znova alkalizovať. Pre neskúseného pracovníka môže acidifikácia a alkalizácia pokračovať donekonečna. Okrem plytvania časom a činidlami takáto regulácia narúša rovnováhu živného roztoku v dôsledku akumulácie iónov nepotrebných pre rastliny.

Alkalizácia živného roztoku

Príliš kyslé roztoky sa zalkalizujú hydroxidom sodným (hydroxid sodný). Ako už názov napovedá, ide o žieravinu, preto treba používať gumené rukavice. Odporúča sa zakúpiť hydroxid sodný vo forme piluliek. V obchodoch s chemikáliami pre domácnosť je možné zakúpiť hydroxid sodný ako čistič odtokov, napríklad "Mole". Jednu pilulku rozpustite v 0,5 litri vody a postupne za stáleho miešania pridávajte zásaditý roztok do živného roztoku, pričom často kontrolujte jeho pH. Žiadne množstvo matematických výpočtov nemôže určiť, koľko kyseliny alebo zásady by sa malo v danom prípade pridať.

Ak chcete pestovať viacero plodín na jednom podnose, musíte ich vyberať tak, aby sa zhodovalo nielen ich optimálne pH, ale aj potreby iných rastových faktorov. Napríklad žlté narcisy a chryzantémy vyžadujú pH 6,8, ale rôzne úrovne vlhkosti, takže ich nemožno pestovať na tej istej miske. Ak dáte narcisom rovnaké množstvo vlahy ako chryzantémam, cibuľky narcisov zhnijú. V experimentoch dosiahla rebarbora maximálny vývoj pri pH 6,5, ale mohla rásť aj pri pH 3,5. Ovos, ktorý preferuje pH okolo 6, produkuje dobré výnosy pri pH 4, ak sa dávka dusíka v živnom roztoku výrazne zvýši. Zemiaky rastú v pomerne širokom rozsahu pH, ale najlepšie rastú pri pH 5,5. Pod týmto pH sa dosahujú aj vysoké výnosy hľúz, ktoré však nadobúdajú kyslú chuť. Aby sa dosiahli maximálne vysokokvalitné výnosy, musí byť pH živných roztokov presne nastavené.

Pred prvým použitím musia byť elektródy kalibrované. Na tento účel sú k dispozícii špeciálne kalibračné roztoky, ktoré sú pufrované na určité hodnoty pH. Pufrovanie funguje tak, že vniknutie malého množstva vody, keď je elektróda ponorená, neprekáža pri kalibrácii. Cieľom kalibrácie je upraviť chybu elektródy spojenú s výrobou a používaním na určité hodnoty. V tomto prípade by sa mali zvážiť dve chyby: odchýlka nulového bodu a „sklon“ chyby.

Obe chyby vedú k úplnej chybe merania. Preto je potrebné kalibrovať dva body, aby bolo možné opraviť obe chyby merania.

Chyba nulového bodu. Vyššie uvedený obrázok znázorňuje krivku merania a referenčnú krivku. V tomto príklade sa krivka merania zreteľne odchyľuje od referenčnej krivky pri pH 7, t.j. v neutrálnom bode zistíme zjavnú chybu nulového bodu, ktorú treba odstrániť. Elektródy sa najskôr zavedú do kalibračného roztoku s pH 7. Je dôležité, aby do roztoku boli ponorené minimálne sklenená membrána a membrána. V našom príklade leží nameraná hodnota nad požadovanou hodnotou, a preto sa odchyľuje od nominálnej hodnoty. Potenciometer s premenlivým odporom upraví nameranú hodnotu na správnu hodnotu. V tomto prípade je celá krivka merania paralelne posunutá o chybu nulového bodu tak, že prechádza presne cez neutrálny bod. Meracie zariadenie je tak nastavené na nulový bod a je pripravené na použitie.

Na kalibráciu pH elektród je potrebné najskôr nastaviť nulový bod

Chyba sklonu. Po kalibrácii nulového bodu získame situáciu znázornenú na priľahlom obrázku. Nula je určená presne, ale nameraná hodnota má stále významnú chybu, pretože bod sklonu ešte nebol určený. Teraz sa vyberie kalibračný roztok, ktorého hodnota pH sa líši od 7. Väčšinou sa používajú tlmiace roztoky v rozsahu pH 4 až 9. Elektróda sa ponorí do druhého tlmivého roztoku a zistí sa odchýlka strmosti od nominálnej (štandardnej) hodnoty pomocou potenciometra. A až teraz sa krivka merania zhoduje s požadovanou krivkou; zariadenie je kalibrované.

Ak je nastavený nulový bod, musí sa nastaviť druhá relatívna hodnota - sklon

Vplyv teploty. Zmeny hodnôt pH sú ovplyvnené teplotou vody. Nie je však jasné, či je v našich meracích prístrojoch potrebná teplotná kompenzácia. Priložená tabuľka zobrazuje hodnoty pH ako funkciu teploty, pričom zariadenie je kalibrované pri 20 °C. Je potrebné poznamenať, že pre teploty a hodnoty pH, ktoré nás zaujímajú, je chyba merania v dôsledku teplotných odchýlok obmedzená na dve desatinné miesta. Preto takáto chyba merania nemá pre akvaristov praktický význam a teplotná kompenzácia nie je potrebná. Spolu s odchýlkami čisto meracieho charakteru na základe rôznych napätí na elektródach treba pamätať na teplotné odchýlky kalibrovaných roztokov, ktoré sú uvedené v priľahlej tabuľke.

Tu vidíme, že tieto odchýlky sú relatívne malé a nedosahujú viac ako ± 2 %.

Odchýlka nameraných hodnôt pH v závislosti od teploty

Závislosť teploty od tlmivých roztokov

Kontrola. Pre kontrolu sa odporúča elektródy opäť ponoriť do tlmivého roztoku s pH 7 a skontrolovať, či sa hodnoty zbližujú. Ak je hodnota pH elektródy v súlade s meracím prístrojom, možno ju použiť na meranie vzoriek vody. V prípade osobných sťažností na presnosť je potrebné kalibráciu zopakovať v stanovenom časovom rámci. Ako usmernenie možno navrhnúť jeden až dva týždne. Pri kalibrácii pH elektród by ste mali venovať pozornosť aj tomu, ako rýchlo sa hodnota pH na prístroji približuje k hodnote pH v tlmivom roztoku.

hodnota pH, pH(lat. pondus hydrogenii- „hmotnosť vodíka“, vyslovené "peh") je miera aktivity (vo vysoko zriedených roztokoch ekvivalentná koncentrácii) vodíkových iónov v roztoku, ktorá kvantitatívne vyjadruje jeho kyslosť. Veľkosťou a opačným znamienkom ako desatinný logaritmus aktivity vodíkových iónov, ktorý je vyjadrený v móloch na liter:

História hodnoty pH.

koncepcia hodnota pH predstavil dánsky chemik Sørensen v roku 1909. Indikátor sa nazýva pH (podľa prvých písmen latinských slov potencia hydrogeni- pevnosť vodíka, príp pondus hydrogeni- hmotnosť vodíka). V chémii kombináciou pX zvyčajne označujú množstvo, ktoré sa rovná denník X a list H v tomto prípade označte koncentráciu vodíkových iónov ( H+), alebo skôr termodynamická aktivita hydróniových iónov.

Rovnice týkajúce sa pH a pOH.

Zobrazenie hodnoty pH.

V čistej vode pri 25 °C je koncentrácia vodíkových iónov ([ H+]) a hydroxidové ióny ([ OH− ]) sú identické a rovné 10 −7 mol/l, to jasne vyplýva z definície iónového produktu vody, ktorý sa rovná [ H+] · [ OH-] a rovná sa 10 -14 mol²/l² (pri 25 °C).

Ak sú koncentrácie dvoch typov iónov v roztoku rovnaké, potom sa hovorí, že roztok má neutrálnu reakciu. Pri pridávaní kyseliny do vody sa zvyšuje koncentrácia vodíkových iónov a znižuje sa koncentrácia hydroxidových iónov, pri pridávaní zásady sa naopak zvyšuje obsah hydroxidových iónov a znižuje sa koncentrácia vodíkových iónov. Kedy [ H+] > [OH− ] hovorí sa, že roztok sa ukáže ako kyslý a keď [ OH − ] > [H+] - zásadité.

Aby ste si to ľahšie predstavili, aby ste sa zbavili záporného exponentu, namiesto koncentrácií vodíkových iónov použite ich desatinný logaritmus, ktorý sa berie s opačným znamienkom, ktorým je vodíkový exponent - pH.

Indikátor zásaditosti roztoku pOH.

Opačná strana je o niečo menej populárna pH veľkosť - index zásaditosti riešenia, pOH, čo sa rovná desatinnému logaritmu (zápornému) koncentrácie iónov v roztoku OH − :

ako v akomkoľvek vodnom roztoku pri 25 °C, čo znamená pri tejto teplote:

Hodnoty pH v roztokoch s rôznou kyslosťou.

• Napriek populárnemu názoru, pH sa môže meniť za rozsah 0 - 14 a môže ísť aj za tieto hranice. Napríklad pri koncentrácii vodíkových iónov [ H+] = 10 -15 mol/l, pH= 15, pri koncentrácii hydroxidových iónov 10 mol/l pOH = −1 .

Pretože pri 25 °C (štandardné podmienky) [ H+] [OH − ] = 10 −14 , potom je jasné, že pri takejto teplote pH + pHOH = 14.

Pretože v kyslých roztokoch [ H+] > 10 −7 , čo znamená, že pre kyslé roztoky pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH neutrálnych roztokov sa rovná 7. Pri vyšších teplotách sa zvyšuje elektrolytická disociačná konštanta vody, čo znamená, že iónový produkt vody rastie, potom bude neutrálna pH= 7 (čo zodpovedá súčasne zvýšeným koncentráciám ako H+, takže OH−); s klesajúcou teplotou naopak neutrálne pH zvyšuje.

Metódy stanovenia hodnoty pH.

Existuje niekoľko metód na určenie hodnoty pH riešenia. Vodíkový index sa približne odhaduje pomocou indikátorov; meria sa presne pomocou pH alebo sa stanoví analyticky vykonaním acidobázickej titrácie.

1. Pre hrubý odhad koncentrácie vodíkových iónov sa často používa acidobázické indikátory- organické farbiace látky, ktorých farba závisí od pHživotné prostredie. Najobľúbenejšie indikátory: lakmus, fenolftaleín, metyl pomaranč (metyl pomaranč) atď. Indikátory môžu byť v dvoch rôznofarebných formách – buď kyslé alebo zásadité. Farba všetkých indikátorov sa mení v rámci vlastného rozsahu kyslosti, často 1-2 jednotiek.
2. Na zvýšenie pracovného intervalu merania pH uplatniť univerzálny indikátor, čo je zmes viacerých ukazovateľov. Univerzálny indikátor mení farbu postupne od červenej cez žltú, zelenú, modrú až po fialovú pri prechode z kyslej oblasti do alkalickej. Definície pH použitie indikátorovej metódy je ťažké pre zakalené alebo farebné roztoky.
3. Pomocou špeciálneho zariadenia - pH-meter - umožňuje merať pH v širšom rozsahu a presnejšie (až 0,01 jednotiek pH) než pomocou indikátorov. Ionometrická metóda stanovenia pH je založená na meraní emf galvanického obvodu milivoltmetrom-ionometrom, ktorého súčasťou je sklenená elektróda, ktorej potenciál závisí od koncentrácie iónov H+ v okolitom riešení. Metóda je vysoko presná a pohodlná, najmä po kalibrácii indikačnej elektródy vo zvolenom rozsahu pH, ktorý umožňuje merať pH nepriehľadné a farebné roztoky, a preto sa často používa.
4. Analytická volumetrická metóda — acidobázická titrácia— tiež poskytuje presné výsledky na určenie kyslosti roztokov. K testovanému roztoku sa po kvapkách pridáva roztok so známou koncentráciou (titrant). Keď sa zmiešajú, dôjde k chemickej reakcii. Bod ekvivalencie - okamih, kedy je presne dostatok titrantu na dokončenie reakcie - sa zaznamenáva pomocou indikátora. Potom, ak je známa koncentrácia a objem pridaného roztoku titračného činidla, stanoví sa kyslosť roztoku.
5. pH:

0,001 mol/l HCl pri 20 °C má pH = 3 pri 30 °C pH=3,

0,001 mol/l NaOH pri 20 °C má pH = 11,73 pri 30 °C pH = 10,83,

Vplyv teploty na hodnoty pH vysvetľuje odlišnou disociáciou vodíkových iónov (H +) a nejde o experimentálnu chybu. Vplyv teploty nie je možné elektronicky kompenzovať pH- meter.

Úloha pH v chémii a biológii.

Kyslosť prostredia je dôležitá pre väčšinu chemických procesov a možnosť výskytu alebo výsledku konkrétnej reakcie často závisí od pHživotné prostredie. Na udržanie určitej hodnoty pH v reakčnom systéme, pri vykonávaní laboratórneho výskumu alebo vo výrobe sa používajú tlmivé roztoky, ktoré umožňujú udržiavať takmer konštantnú hodnotu pH keď sa zriedi alebo keď sa do roztoku pridajú malé množstvá kyseliny alebo zásady.

hodnota pH pHčasto používané na charakterizáciu acidobázických vlastností rôznych biologických médií.

Pre biochemické reakcie má veľký význam kyslosť reakčného prostredia vyskytujúceho sa v živých systémoch. Koncentrácia vodíkových iónov v roztoku často ovplyvňuje fyzikálno-chemické vlastnosti a biologickú aktivitu proteínov a nukleových kyselín, preto je pre normálne fungovanie organizmu udržiavanie acidobázickej homeostázy úlohou mimoriadneho významu. Dynamické udržiavanie optimálneho pH biologických tekutín sa dosahuje pod vplyvom vyrovnávacích systémov tela.

V ľudskom tele je hodnota pH v rôznych orgánoch rôzna.

Ciele štúdia témy:
- výsledky predmetu: štúdium pojmov „elektrolytická disociácia“, „stupeň elektrolytickej disociácie“, „elektrolyt“, rozvíjanie vedomostí o vodíkovom indexe, rozvíjanie zručností pri práci s látkami na základe dodržiavania bezpečnostných predpisov;
- metapredmetové výsledky: rozvíjanie zručností pri vykonávaní experimentov s využitím digitálnych zariadení (získavanie experimentálnych údajov), spracovanie a prezentácia získaných výsledkov;
- osobné výsledky: rozvíjanie zručností pri vykonávaní pedagogického výskumu na základe nastavenia laboratórneho experimentu.

Možnosť použitia projektu „pH a teplota“.
1. Práca na projekte prispieva k formovaniu záujmu o štúdium teoretickej témy „Teória elektrolytickej disociácie“, ktorá je pre tento vek (13-14 rokov) náročná. V tomto prípade študenti pri určovaní pH stanovujú vzťah medzi stupňom disociácie kyseliny a teplotou roztoku. Práca s roztokom sódy má v 8. ročníku propedeutický charakter a umožňuje vrátiť sa k výsledkom projektu v 9. ročníku (mimoškolská činnosť), 11. ročníku (všeobecný kurz) pri štúdiu hydrolýzy solí.
2. Dostupnosť činidiel (kyselina citrónová, sóda bikarbóna) a zariadení (pri absencii digitálnych pH senzorov môžete použiť indikátorový papierik) na výskum.
3. Spoľahlivosť experimentálnej metodiky zabezpečuje plynulý priebeh prác, zaručený proti narušeniam a metodickým zlyhaniam.
4. Bezpečnosť experimentu.

Inštrumentálna sekcia
Vybavenie:
1) digitálny pH senzor alebo laboratórny pH meter, lakmusové papieriky alebo iný indikátor kyslosti;
2) alkoholový teplomer (od 0 do 50 0С) alebo digitálny snímač teploty;
3) kyselina citrónová (1 čajová lyžička);
4) jedlá sóda (1 lyžička);
5) destilovaná voda (300 ml);
6) nádoba na vodný kúpeľ (hliníková alebo smaltovaná panvica alebo misa), roztoky sa môžu ochladiť prúdom studenej vody alebo snehu a ohrievať horúcou vodou;
7) kadičky so zabrúseným viečkom s objemom 50-100 ml (3 ks).

Lekcia č.1. Formulácia problému
Plán lekcie:
1. Diskusia o pojmoch „elektrolytická disociácia“, „stupeň elektrolytickej disociácie“, „elektrolyt“.
2. Vyhlásenie problému. Plánovanie inštrumentálneho experimentu.

Obsah aktivity
Učiteľské aktivity
1. Organizuje diskusiu o pojmoch „elektrolytická disociácia“, „stupeň elektrolytickej disociácie“, „elektrolyt“. otázky:
- Aké sú typy elektrolytov?
- Aký je stupeň elektrolytickej disociácie?
- Aká je forma napísania disociačnej rovnice pre silné (na príklade kyseliny sírovej, síranu hlinitého) a slabé elektrolyty (na príklade kyseliny octovej)?
- Ako ovplyvňuje koncentrácia roztoku stupeň disociácie?
Odpoveď možno diskutovať na príklade zriedených a koncentrovaných roztokov kyseliny octovej. Ak je možné určiť elektrickú vodivosť, je možné preukázať rozdielnu elektrickú vodivosť octovej esencie a stolového octu

Vnímať nové informácie na tému Rozvoj predstáv o stupni disociácie, ktoré sa vytvorili na hodinách chémie Kognitívne

Posúdiť úplnosť pochopenia témy Schopnosť analyzovať pochopenie problematiky Regulačné

Učiteľské aktivity
2. Organizuje plánovanie a prípravu inštrumentálneho experimentu:
- oboznámenie sa s informáciami z projektu „pH a teplota“;
- diskusia o cieli projektu, hypotéze;
- organizácia pracovných skupín (tri skupiny);
- príprava zariadenia

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
Vnímať informácie o bezpečnostných pravidlách pri práci s kyselinami (kyselina citrónová) Rozvíjanie konceptu nutnosti dodržiavať bezpečnostné pravidlá Kognitívne
Objasniť, čo zostáva nejasné Schopnosť formulovať otázku na tému Komunikatívnosť
Posúdiť úplnosť pochopenia metodológie práce na projekte Schopnosť analyzovať pochopenie problematiky Regulačné

Lekcia č.2. Vykonávanie experimentu
Plán lekcie:
1. Príprava na prevádzku digitálnych snímačov pH a teploty.
2. Uskutočnenie štúdie závislosti pH od teploty:
Skupina 1: meranie pH roztoku kyseliny citrónovej pri 10 °C, 25 °C, 40 °C;
Skupina 2: meranie pH roztoku sódy bikarbóny pri 10 °C, 25 °C, 40 °C;
Skupina 3: meranie pH destilovanej vody pri 10 °C, 25 °C, 40 °C.
3. Primárna analýza získaných výsledkov. Vyplnenie dotazníkov projektu GlobalLab.

Učiteľské aktivity
1. Organizuje pracovné miesta pre každú skupinu študentov:
- vysvetľuje, ako chladiť roztoky a potom ich postupne ohrievať a vykonávať merania teploty a pH;
- odpovedá na otázky študentov

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
Vnímať informácie na základe operačných metód Rozvoj predstáv o fungovaní digitálnych snímačov Kognitívny
Objasniť, čo zostáva nejasné Schopnosť formulovať otázku na tému Komunikatívnosť
Posúdiť úplnosť pochopenia práce na projekte Schopnosť analyzovať pochopenie problematiky Regulačné

Učiteľské aktivity
2. Organizuje prácu žiakov v skupinách. Učiteľ sleduje postup práce v skupinách, odpovedá na prípadné otázky žiakov, sleduje vyplnenie tabuľky výsledkov výskumu na tabuli

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
1. Pripojte digitálne snímače k ​​PC.
2. Pripravte roztoky:
1. skupina - kyselina citrónová;
2. skupina - jedlá sóda;
3. skupina - destilovaná voda.
3. Roztoky ochlaďte a zmerajte pH pri 10 °C.
4. Roztoky sa postupne zahrievajú a meria sa pH pri 25 °C a 40 °C.
5. Výsledky meraní sa zapisujú do všeobecnej tabuľky, ktorá sa kreslí na tabuľu (vhodná na diskusiu) Formovanie zručností pri vykonávaní inštrumentálneho výskumu Kognitívne
Práca v skupinách Edukačná spolupráca v skupinách Komunikatívna
Pracujú na spoločnom probléme, posudzujú tempo a úplnosť vykonanej práce Schopnosť analyzovať svoje činy a korigovať ich na základe spoločnej práce celej triedy Regulačné

Učiteľské aktivity
3. Organizuje primárnu analýzu výsledkov výskumu. Organizuje prácu študentov pri vypĺňaní dotazníkov pre projekt GlobalLab „pH a teplota“

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
Oboznámiť sa s výsledkami práce iných skupín Tvorba predstáv o závislosti pH od teploty Kognitívna
Pýtajte sa zástupcov iných skupín Výchovná spolupráca so spolužiakmi. Rozvoj ústnej reči Komunikatívnosť
Analyzovať výsledky svojej práce, vyplniť projektový dotazník Schopnosť analyzovať svoje konanie a prezentovať výsledky svojej práce Regulačné

Lekcia č.3. Analýza a prezentácia získaných výsledkov
Obsah aktivity
1. Prezentácia výsledkov: výkony žiakov.
2. Diskusia k záverom, ktoré sú významné pre účastníkov projektov využívajúcich digitálne pH senzory.

Učiteľské aktivity
1. Organizuje žiacke vystúpenia. Podporuje reproduktory. Robí záver o práci na projekte, ďakuje všetkým zúčastneným

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
Prezentovať výsledky svojej činnosti, počúvať prejavy svojich spolužiakov Formovanie predstáv o forme prezentácie výsledkov projektu Kognitívna
Zúčastnite sa diskusie prejavov Výchovná spolupráca so spolužiakmi. Rozvoj ústnej reči Komunikatívnosť
Analyzovať výsledky svojej práce, komentovať vyjadrenia spolužiakov Schopnosť analyzovať výsledky svojej činnosti a práce iných ľudí Regulačné

Učiteľské aktivity
2. Zorganizuje diskusiu o otázke, ktorá je prezentovaná v projekte „Ako sa bude správať pH roztoku, ak sa ochladí alebo zohreje? Prečo sa vedci snažia merať pH pri rovnakej teplote a aký záver by z toho mali vyvodiť účastníci projektu GlobalLab?
Organizuje diskusiu o výsledkoch potvrdzujúcich alebo vyvracajúcich hypotézu projektu „Pri zmene teploty roztokov sa mení disociačná konštanta rozpustených kyselín a zásad a následne aj hodnota pH“

Vykonávané akcie Formované metódy činnosti Aktivity žiaka
Diskutujte o vzťahu medzi pH roztoku a teplotou Rozvoj predstáv o stupni elektrolytickej disociácie Kognitívne
Vyjadrite svoje myšlienky o projektovej hypotéze a sformulujte záver Učebná spolupráca so spolužiakmi. Rozvoj ústnej reči Komunikatívnosť
Vyhodnotiť hypotézu projektu na základe získaných výsledkov Schopnosť vyhodnotiť hypotézu na základe už získaných výsledkov a sformulovať záver Regulačné

Články v tejto sekcii si môžete stiahnuť vo formáte Word (text a obrázky) a vo formáte Excel (text, obrázky, pracovné fragmenty výpočtov)

Ak však stále neradi používate obrázky z predchádzajúcej lekcie, môžete ponúknuť krátke programy, ktoré pracujú v rozsahu NaCl = 0--500 μg/kg a t = 10--50 oC s chybou extrapolácie až 2 μg/kg v prepočte na sodík, čo je oveľa menej ako chyba samotného merania. Tieto programy nájdete v súbore Fragment.xls, majú nasledovnú tabuľkovú formu:

NaCl v kontakte so vzduchom:

Ak je obsah oxidu uhličitého vo vzduchu v miestnosti vyšší ako vypočítaný, potom bude koncentrácia NaCl vypočítaná z týchto fragmentov nadhodnotená.

Teraz o kvalite našich údajov. Vždy si uchovajte svoje pôvodné informácie. Ak ste zaznamenali hodnoty prístroja - elektrickú vodivosť alebo pH - zapíšte si teplotu meraného roztoku. Pri pH uveďte, či bol počas merania zapnutý teplotný kompenzátor a vo všeobecnosti si pozrite pokyny pre zariadenie, aby ste zistili, čo robí, keď sa teplota vzorky odchyľuje od štandardnej teploty. Keď určujete pH, vodivosť alebo zásaditosť hydrátu vo vzorke, najmä vo vzorke s vysokým počiatočným obsahom oxidu uhličitého, majte na pamäti, že vaša vzorka už nie je taká, ako keď bola odobratá. Neznáme množstvo oxidu uhličitého už prešlo zo vzorky do ovzdušia alebo naopak.

Raz volali z Vinnitsa a pýtali sa, ako upraviť pH podľa teploty. To môže alebo nemusí byť to, čo by sa malo urobiť na mieste. V každom prípade zaznamenajte počiatočné pH a teplotu vzorky a poskytnite samostatný stĺpec pre upravenú hodnotu pH.

Teraz o tom, ako upraviť pH. Obávam sa, že na túto „jednoduchú“ otázku vo všeobecnosti neodpovie ani sto múdrych mužov. Takto napríklad vyzerá závislosť pH od teploty pre absolútne čistú vodu.

To isté, ale v kontakte so vzduchom:

Ale korekcia pH na teplotu pre tieto dva grafy sa ukázala byť rovnaká:

Prechod z nameraného pHt na pH pri t=25 °C pre tieto grafy možno vykonať pomocou vzorca:

Prísnejším prístupom by bolo odoberať nie 1 a 3 mg/l voľného oxidu uhličitého, ale 1 a 3 mg/l celkového (nedisociovaného a disociovaného) oxidu uhličitého. Ak chcete, nájdete tento fragment na Háre4, ale výsledky pre tento fragment sa nebudú výrazne líšiť od výsledkov zobrazených na tomto Háre.

Majte na pamäti, že fragmenty pre oxid uhličitý sú uvedené vo vzťahu k vodám, kde okrem oxidu uhličitého nie sú žiadne zásady ani kyseliny a najmä žiadny amoniak. Stáva sa to len v niektorých tepelných elektrárňach so stredotlakovými kotlami.