Składniki nieorganiczne
Eksperymentuj i odkrywaj
Na zawartość wody w organizmach wpływają czynniki zewnętrzne i wewnętrzne. Do czynników wewnętrznych należą m.in. wiek, stan fizjologiczny (np. przegrzanie, choroba) i funkcja jaką pełni dana tkanka (np. kość zawiera mniej wody niż tkanka nerwowa). Czynniki zewnętrzne to m.in. temperatura otoczenia, wiatr, ilość wody w środowisku, pora roku.
W celu określenia zawartości wody w materiale biologicznym, badaną próbkę należy zważyć, a następnie suszyć w temperaturze 105°C przez 3 godziny. Wysuszony materiał należy zważyć po raz kolejny, a następnie odjąć uzyskany wynik od wyniku sprzed suszenia. Znając wartości pomiarów sprzed i po suszeniu można wyliczyć zawartość procentową wody w próbce (wilgotność). W praktyce laboratoryjnej zawartość wody w materiale biologicznym określa się zwykle z wykorzystaniem wagosuszarki, która na bieżąco monitoruje zmiany masy próbki w trakcie suszenia.
Oznaczanie zawartości wody i suchej masy stosowane jest w:
przemyśle spożywczym – zawartość wody w serach, mleku itp.;
rolnictwie – wilgotność ziarna, kiszonek;
weterynarii – skład karmy dla zwierząt;
medycynie – przy dializach.
Przeprowadź doświadczenie w laboratorium biologicznym w celu zbadania zawartości procentowej wody w różnych materiałach biologicznych. Rozwiąż problem badawczy i zweryfikuj hipotezę. W formularzu zapisz swoje wyniki, a następnie sformułuj wniosek.
Temat: Zawartość procentowa wody w różnych materiałach biologicznych
Problem badawczy: Jaka jest zawartość procentowa wody w różnych materiałach biologicznych?
Hipoteza: Różne tkanki i organy mają inną zawartość procentową wody (wilgotność).
Materiał biologiczny:
mała pieczarka (oczekiwana zawartość wody: ok. 80%);
kilka liści dowolnej rośliny (oczekiwana zawartość wody: ok. 75%);
połowa marchewki lub pietruszki (oczekiwana zawartość wody: ok. 80%);
połowa pomidora (oczekiwana zawartość wody: ok. 90%);
kawałek świeżego mięsa (oczekiwana zawartość wody: ok. 70%).
Sprzęt laboratoryjny:
Instrukcja:
Przygotuj próbki biologiczne: małą pieczarkę, kawałek liścia dowolnej rośliny, plasterek marchewki/pietruszki, plasterek pomidora, kawałek mięsa.
Włącz i wytaruj wagosuszarkę.
Umieść pierwszą próbkę biologiczną w wagosuszarce. Zanotuj wagę.
Rozpocznij suszenie próbki.
Po skończeniu suszenia zanotuj wynik: masę próbki przed wysuszeniem i po jej wysuszeniu.
Powtórz punkty od 2 do 5 dla pozostałych próbek biologicznych.
Dokonaj obliczenia zawartości procentowej wody w próbce. Porównaj obliczone wyniki z tymi, które zostały wyświetlone na ekranie wagosuszarki.
Pomiary wykonaj tak samo dla wszystkich próbek, a wyniki wpisz w odpowiednie miejsca aplikacji (tabela). Wilgotność procentową badanego materiału oblicz wg podanego niżej wzoru.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D2LFG8VF4
Laboratorium 1
Przeprowadzono doświadczenie w laboratorium biologicznym w celu zbadania zawartości procentowej wody w różnych materiałach biologicznych.
Temat: Zawartość procentowa wody w różnych materiałach biologicznych.
Problem badawczy: Jaka jest zawartość procentowa wody w różnych materiałach biologicznych?
Hipoteza: Różne tkanki i organy mają inną zawartość procentową wody (wilgotność).
Materiał biologiczny: mała pieczarka (oczekiwana wilgotność: ok. 80%); kilka liści dowolnej rośliny (oczekiwana wilgotność: ok. 75%); połowa marchewki lub pietruszki (oczekiwana wilgotność: ok. 80%); połowa pomidora (oczekiwana wilgotność: ok. 90%); kawałek świeżego mięsa (oczekiwana wilgotność: ok. 70%).
Sprzęt laboratoryjny: wagosuszarka, pęseta, szalki Petriego.
Instrukcja:
1. Przygotowano próbki biologiczne: małą pieczarkę, kawałek liścia dowolnej rośliny, plasterek marchewki/pietruszki, plasterek pomidora, kawałek mięsa.
2. Włączono i wytarowano wagosuszarkę.
3. Umieszczono pierwszą próbkę biologiczną w wagosuszarce. Zanotowano wagę.
4. Rozpoczęto suszenie próbki.
5. Po skończeniu suszenia zanotowano wynik: masę próbki przed wysuszeniem i po jej wysuszeniu.
6. Powtórzono punkty od 2 do 5 dla pozostałych próbek biologicznych.
7. Dokonano obliczenia wilgotności procentowej próbki. Porównano obliczone wyniki z tymi, które zostały wyświetlone na ekranie wagosuszarki.
Pomiary wykonano tak samo dla wszystkich próbek, a wyniki wpisano w odpowiednie miejsca aplikacji (tabela). Wilgotność procentową badanego materiału obliczono według podanego wzoru.
Szczegóły doświadczenia 1
Wagosuszarka jest urządzeniem służącym do precyzyjnego i szybkiego wyznaczania wilgotności materiału metodą termograwimetryczną.
Szczegóły doświadczenia 2
Metoda termograwimetryczna polega na pomiarze ubytku masy próbki spowodowanego przez ogrzewanie substancji. Próbka ważona jest przed i po ogrzewaniu.
Szczegóły doświadczenia 3
Wilgotność procentowa – zawartość wody w próbce, mierzona przy pomocy różnicy wagi materiału świeżego i suchego ze wzoru:
gdzie:
X – wilgotność całkowita [%]
mIndeks dolny 11 – masa próbki [g]
mIndeks dolny 22 – masa próbki po wysuszeniu [g]
Symulacja przedstawia procentową zawartość wody w podanych próbkach. Pieczarka świeża 1 g, sucha 0,2 g; pomidor świeży 6 g, suchy 0,6 g; marchew świeża 1 g, sucha 0,2 g; liść świeży 0,2 g, suchy 0,05 g; mięso świeże 1,5 g, suche 0,45 g.
Obserwacje:
Masa próbek przed suszeniem jest wyższa niż po suszeniu.
Wnioski:
Różnica masy przed suszeniem i po suszeniu wynika z odparowania wody z próbek. Doświadczenie potwierdza hipotezę – różne tkanki i organy mają inną zawartość procentową wody (wilgotność).
Masa materiału biologicznego po odparowaniu wody nazywana jest suchą masą. W jej skład wchodzą zarówno związki organiczne jak i nieorganiczne. Wyznaczenie ich zawartości przeprowadza się metodą spopielania. Proces ten polega na spaleniu próbki w temperaturze 500–600°C, co powoduje usunięcie substancji organicznych. Pozostały popiół stanowi masę związków nieorganicznych.
Napisz instrukcję do doświadczenia, w którym wyznaczysz masę związków nieorganicznych wyrażoną w procentach w liściu sałaty.