Razvoj in optimizacija eksperimenta z oziroma brez uporabe IKT

Raztopine ki se vsakodnevno uporabljajo v gospodinjstvu imajo lahko kisle ali bazične lastnosti. Kislinsko-bazni indikatorji kot sta na primer lakmusov papir in sok rdečega zelja spremenita barvo, zato jih uporabljamo za ugotavljanje kislosti in bazičnosti raztopin. Na primer kislina modro obarvan lakmusov papir spremeni v rdeče, baza pa rdeč lakmusov papir spremeni v modro. Kislost oziroma bazičnost raztopin lahko izrazimo s pomočjo pH lestvice.

Kisle raztopine imajo pH vrednosti manj kot 7, bazične raztopine imajo vrednosti več kot 7, nevtralne raztopine pa 7 (Holmquist, Randall in Volz, 2007).

Eksperiment sem izvedla na dva možna načina, pri tem pa sem uporabila računalniški Vernier senzor za merjenje pH ter pH liste za merjenje kislosti in bazičnosti raztopin.

23

Na oba možna načina sem določila pH štirih različnih vrst čajev (borovnica, jagoda, šipek, hibiskus). Čaju sem dodala ekvivalent enega krhlja limoninega soka. Izbrane vrste čajev vsebujejo naravna barvila. Naravna rastlinska barvila se lahko nahajajo v različnih rastlinskih delih (cvetovi, plodovi, listi, skorja, korenika). Rastlinske dele običajno prelijemo z vročo vodo, da se ekstrahira barvilo. Naravna barvila, ki jih vsebujejo izbrane vrste čajev, delujejo kot indikator, zato je po dodatku limoninega soka prišlo do preskoka barve (Boh, Cvirn in Ferk, 2000).

Barvila, ki jih vsebujejo izbrane vrste čajev so antocianidini ali antocianini:

Navadna borovnica (Vaccinium myrtillus): delfinidin, peonidin, petunidin, miritilin Jagoda (Jagodnjak-Fragaria): pelargonidin, cianidin

Navadni šipek (Rosa canina): cianidin

Hibiskus (Hibiscus): cianidin, peonidin, petunidin, delfinidin, malvidin (Botanični vrt, 2000)

Skupni pripomočki in materiali:

 štirinožno stojalo

 steklokeramična plošča

 plinski gorilnik

 osem 250 mL čaš

 kuhinjska krpa

 spatula

 tehtnica

 štiri urna stekla

 cedilo

 nož

 limone

 ožemalnik limon

 25 mL merilni valj

 trinožno stojalo

 mufa

24

 prižema

 steklena palčka

 pufer pH 5

 posušene borovnice

 posušene vrtne jagode

 posušeni plodovi šipka

 posušeni hibiskusovi cvetovi

Specifični pripomočki za izvedbo z IKT:

 Vernier senzor za merjenje pH

 računalnik s programom Logger lite

Specifični pripomočki za izvedbo brez IKT:

 alkoholni termometer

Slika 14: Vzorci različnih vrst čajev

Na sliki je prikazana količina izbranih vrst čajev ter velikost delcev. Delci izbrane vrste čaja naj bodo čim manjši, da je njihova aktivna površina čim večja.

Varnost:

Pri delu v laboratoriju je potrebno nositi zaščitno obleko ter očala.

25 Odpad:

Materiali ki se jih uporablja pri danem eksperimentu niso škodljivi človekovemu zdravju ali okolju, zato jih po končanem eksperimentiranju lahko odvržemo v koš za organske odpadke oziroma odpadne tekočine zlijemo v odtok.

Postopek za izvedbo z IKT:

a) Na trinožno stojalo namestimo mufo in prižemo ter vpnemo Vernier senzor za merjenje pH in temperature.

b) Senzor povežemo z računalnikom, na katerem je nameščen program za merjenje količin z uporabo Vernier senzorjev.

c) Na štirinožno stojalo postavimo keramično ploščo, nanjo pa 250 mL čašo v katero nalijemo 200 mL vode.

d) Pod štirinožno stojalo postavimo plinski gorilnik ter ga priključimo na dovod plina.

e) Prižgemo plinski gorilnik ter vodo segrejemo do temperature vrelišča.

f) Med segrevanjem vode do temperature vrelišča zatehtamo 3g plodov ali cvetov.

g) Ugasnemo plinski gorilnik ter s pomočjo kuhinjske krpe, čašo odstavimo na delovni pult.

h) V čašo primešamo 3g izbrane vrste posušenih plodov ali cvetov ter čašo pokrijemo z urnim steklom. Posušene plodove/cvetove pustimo v vroči vodi 10min.

i) Pripravek precedimo v drugo 250 mL čašo, ter v čašo namestimo Vernier senzor za merjenje pH ter Vernier senzor za merjenje temperature ter nastavimo program Logger lite.

j) V programu Logger lite pritisnemo start za merjenje pH in temperature. Dodamo limonin sok, katerega količina je ekvivalentna količini enega krhlja limone (15mL) in z enakomernimi gibi premešamo s stekleno palčko.

k) Z Vernier senzorjem spremljamo spremembo pH in temperature, na makroskopskem nivoju pa opazujemo spremembo (preskok) barve čaja pri dodajanju limoninega soka.

l) V tabelo na učnem listu zapišemo barvo čaja pred in po dodatku limoninega soka.

m) Iz tabel ali grafov v programu Logger lite poiščemo podatke, ki jih od nas zahteva tabela na učnem listu. V tabelo na učnem listu zapišemo zahtevane podatke.

n) Postopek ponovimo za vsako vrsto čaja.

26 Postopek za izvedbo brez IKT:

a) Na štirinožno stojalo postavimo keramično ploščo, nanjo pa 250 mL čašo v katero nalijemo 200 mL vode.

b) Pod štirinožno stojalo postavimo plinski gorilnik ter ga priključimo na dovod plina.

c) Prižgemo plinski gorilnik ter vodo segrejemo do temperature vrelišča.

d) Med segrevanjem vode do temperature vrelišča zatehtamo 3g plodov ali cvetov.

e) Ugasnemo plinski gorilnik ter s pomočjo kuhinjske krpe, čašo odstavimo na delovni pult.

f) V čašo primešamo 3g izbrane vrste posušenih plodov ali cvetov ter čašo pokrijemo z urnim steklom. Posušene plodove/cvetove pustimo v vroči vodi 10min.

g) Pripravek precedimo v drugo 250 mL čašo.

h) S termometrom izmerimo začetno temperaturo čaja. ter jo zapišemo v tabelo na učnem listu.

i) V tabelo na učnem listu zapišemo tudi barvo čaja pred dodatkom limoninega soka.

j) S pH lističemčaju izmerimo pH ter vrednost zapišemo v tabelo na učnem listu.

k) Dodamo limonin sok katerega količina je ekvivalentna količini enega krhlja limone (15mL) in z enakomernimi gibi premešamo s stekleno palčko.

l) Na makroskopskem nivoju opazujemo spremembo (preskok) barve čaja pri dodajanju limoninega soka, ter barvo čaja zapišemo v tabelo na učnem listu..

m) S termometrom zopet izmerimo temperaturo čaja ter meritev zapišemo v tabelo na učnem listu.

n) S pH lističem prav tako zopet izmerimo pH ter tudi to meritev zapišemo v tabelo na učnem listu.

o) Postopek ponovimo za vsako vrsto čaja.

Zbiranje podatkov za obe možni izvedbi:

Konstante:

m(čaja) = 3 g V(H2O) = 200mL

V(limoninega soka) = 15 mL

27

Tabela 1: Tabela meritev pH čajev s pH lističi in Vernier senzorjem pred in po dodatku limoninega soka

Vrsta čaja Pred dodatkom limoninega soka Po dodatku limoninega soka

pH T [C⁰] Barva pH T [C⁰] Barva

Borovnica

(Vernier) 6,23 60,13 rjavordeča 2,61 58,14 vinsko rdeča Borovnica

(pH lističi) 6-7 60 rjavordeča 2-3 58 vinsko rdeča

Jagoda

(Vernier) 4,53 32,03 rjava 3,08 31,5 svetlo rjava

Jagoda

(pH lističi) 5 32 rjava 3 31 svetlo rjava

Šipek

(Vernier) 3,81 70,74 rdeča 2,54 67,04 svetlo rdeča

Šipek

(pH lističi) 4 70 rdeča 3 67 svetlo rdeča

Hibiskus

(Vernier) 2,74 28,69 temno rdeča 2,65 28,5 rdeča

Hibiskus

(pH lističi) 3 29 temno rdeča 2-3 28 rdeča

Tabela 1 zajema podatke obeh načinov izvedbe eksperimenta. Iz tabele je razvidno, kako natančno je merjenje pH ter temperature z uporabo Vernier vmesnikov.

pH listi vseh vrst čajev pred in po dodatku limoninega soka so zbrani v prilogi 1.

28

Slika 15: Vzorci različnih vrst čajev pred in po dodatku limoninega soka

Slika 15 prikazuje spremembo barve izbranih vrst čaja pred in po dodatku 15 mL limoninega soka. Od leve proti desni si sledijo borovnica, jagoda, šipek in hibiskus. Na levi strani je v čašah čaj pred dodatkom limoninega soka, na desni pa po dodatku limoninega soka. Pri čaju borovnica (čaša 1 in 2) ter jagoda (čaša 2 in 3) je razlika v barvi zelo intenzivna.

Rezultati:

Rezultati pridobljeni brez uporabe IKT:

Rezultati so zbrani v tabeli 1.

Rezultati pridobljeni z uporabo IKT:

Tabela meritev je v prilogi 2.

29

Slika 16: Sprememba pH in temperature po dodatku 15 mL limoninega soka čaju borovnica v odvisnosti od časa

Slika 16 prikazuje spremembo pH in temperature po dodatku 15 mL limoninega soka čaju borovnica v odvisnosti od časa. Iz grafa je razvidno, kako lahko z Vernier vmesnikom merimo dve količini istočasno in nato podatke interpretiramo v grafikonu.

Slika 17: Sprememba pH po dodatku 15 mL limoninega soka čaju borovnica v odvisnosti od časa

0 10 20 30 40 50 60 70

pH; T[⁰C]

t[s] t [s] pH T [⁰C]

0 1 2 3 4 5 6 7

pH

t [s] _pH

30

Slika 17 prikazuje pH čaja borovnice po dodatku 15 mL limoninega soka. Čaj borovnice ima pred dodatkom limoninega soka pH=6.23, po dodatku limoninega soka pa pH=2,31. Razlika v pH je višja kot pri ostalih vrstah čajev, zato je tudi sprememba na grafikonu bolj izrazita in nazorna.

Slika 18: Sprememba temperature po dodatku 15 mL limoninega soka čaju borovnica v odvisnosti od časa

Slika 18 prikazuje spremembo temperature po dodatku 15 mL limoninega soka čaju borovnica v odvisnosti od časa. Temperatura čaja pada zaradi hladnejše okolice glede na temperaturo čaja, ohlajanje pa pospešimo še z dodatkom hladnejšega limoninega soka, ki ima temperaturo okolice ter z enakomernim vmešavanjem le -tega v čaj.

56 57 58 59 60 61 62

T[⁰C]

t[s] T [⁰C]

31

Slika 19: preskok barve čaja borovnica po dodatku 15 mL limoninega soka

Slika 19 prikazuje preskok barve čaja, ki je dobro viden na beli podlagi. Barva čaja se po dodatku 15 mL limoninega soka spremeni iz rjavordeče v vinsko rdečo.

Slika 20: preskok barve čaja jagoda po dodatku 15 mL limoninega soka

32

Slika 20 prikazuje preskok barve čaja jagoda na beli podlagi. Barva čaja se po dodatku 15 mL limoninega soka spremeni iz rjave v svetlo rjavo.

Slika 21: preskok barve čaja šipek po dodatku 15 mL limoninega soka

Slika 21 prikazuje preskok barve čaja šipek na beli podlagi. Barva čaja se po dodatku 15 mL limoninega soka spremeni iz rdeče v svetlo rdečo.

33

Slika 22: preskok barve čaja hibiskus po dodatku 15 mL limoninega soka

Slika 22 prikazuje preskok barve čaja hibiskus na beli podlagi. Barva čaja se po dodatku 15 mL limoninega soka spremeni iz temno rdeče v rdečo.

34

Slika 23: Sprememba pH čajev po dodatku 15 mL limoninega soka v odvisnosti od časa

Slika 23 ponazarja spremembo pH čajev po dodatku 15 mL limoninega soka v odvisnosti od časa. Iz grafa je razvidno, da je najintenzivnejša sprememba pH pri čaju borovnica, saj je že pH pred dodatkom limoninega soka višji od pH ostalih vrst čajev, sledijo pa mu v zaporedju jagoda, šipek in hibiskus, kar je dobro razvidno iz grafa.

0 2 4 6 8 10 12 14

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

pH

t [s]

borovnica in limona pH jagoda in limona pH šipek in limona pH hibiskus in limona pH

35

3.1.2. Izdelava učiteljevih in učenčevih navodil za eksperimentalno delo z oziroma brez

In document 2. TEORETIČNI DEL DIPLOMSKE NALOGE (Strani 33-46)