Определение содержания растворенного кислорода в воде

Опубликовано Уланова Елена Александровна вкл 24.02.2019 - 22:45

Автор:

Антоненко Татьяна , Демарина Мария

В данной исследовательской работе определение растворенного кислорода в воде проводится с помощью датчика цифровой лаборатории "Архимед" . Выяснена зависимость растворимости кислорода в воде от температуры, выявлено влияние водорослей на содержание кислорода в воде.

Скачать:

Вложение	Размер
soderzhanie_kisloroda_v_vode.doc	581.5 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Школа№6»

Определение содержания растворенного кислорода в воде

Выполнили

Антоненко Татьяна Владимировна

Демарина Мария Вадимовна

10 «Б» класс

Руководитель

Уланова Елена Александровна

учитель химии МБОУ «Школа №6»

1 квалификационной категории

г.Богородск

2017

Содержание

	стр.
Введение	3
Теоретическая часть	5
Физические свойства кислорода	5
Распространение кислорода на Земле	5
Роль кислорода в жизнедеятельности рыб	5
Датчик кислорода DT 222A	7
Практическая часть	9
Установление зависимости содержания кислорода в воде от температуры	9
Определение содержания кислорода в аквариумной воде	10
Изучение влияния водорослей на содержание кислорода в воде	10
Выводы	12
Литература	13
Приложение

1.Введение

Актуальность. С детства мы увлекаемся разведением аквариумных рыб. Рыбки приносят нам массу эмоций, поднимают настроение. Наблюдая за поведением рыб в аквариуме, иногда приходится видеть, что рыбки начинают плавать ближе к поверхности воды и хватать ртом воздух. Это означает, что им не хватает кислорода. Почему это происходит? Как оценить содержание кислорода в воде? После того, как в нашей школе появился датчик кислорода цифровой лаборатории «Архимед», мы решили выполнить исследование, посвященное количественному определению кислорода в воде. Так возникла тема нашей работы «Определение содержания растворенного кислорода в воде».

Цель работы: научиться определять содержание растворенного кислорода в воде с помощью датчика кислорода DT222A цифровой лаборатории «Архимед».

Задачи:

Изучить роль кислорода в жизнедеятельности рыб.
Определить содержание кислорода в воде из аквариума.
Выяснить зависимость растворимости кислорода в воде от температуры.
Выявить влияние водорослей на содержание кислорода в воде.

Гипотеза: содержание растворенного кислорода в воде может меняться.

Предмет исследования: содержание кислорода в воде.

Объект исследования: вода

Методы исследования:

Эксперимент
Наблюдение
Анализ полученных результатов

2.Теоретическая часть

2.1. Физические свойства кислорода

Кислород – газ без цвета, запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха. Кислород мало растворим в воде (Приложение 1). Тем не менее этого количества хватает для дыхания рыб, живущих в водоемах.

Жидкий кислород – подвижная, слегка голубоватая жидкость, кипящая при температуре -183 ° С. Твердый кислород – синие кристаллы, плавящиеся при еще более низкой температуре -218,7 ° С.

2.2. Распространение кислорода на Земле

Кислород – самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%), которая покрывает 2/3 поверхности земного шара, образуя его водную оболочку - гидросферу. Кислород – вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки земли - атмосферы, где на его долю приходится 20,95% по объему и 23,15% по массе. Кислород входит в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры - литосферы: из каждых 100 атомов земной коры на долю кислорода приходится 58 атомов.

2.3. Роль кислорода в жизнедеятельности рыб

Кислород очень важен для жизни всех организмов. Растениям и животным он нужен для дыхания, бактерии, живущие в грунте, разлагают продукты жизнедеятельности и превращают их в неядовитую для рыб субстанцию лишь при достаточном количестве кислорода. Он поступает в воду двумя путями:

–газообмен у поверхности воды, при этом увеличение поверхности соприкосновения воды с воздухом достигается за счет создания волн путем аэрации.

-фотосинтез водных растений, которые в этом процессе выделяют кислород и потребляют углекислый газ.

Рыбы дышат растворенным в воде кислородом, поэтому его содержание имеет для них очень важное значение. От концентрации кислорода в воде, интенсивности его поступления в организм при дыхании зависит скорость обменных процессов. Кислород необходим рыбам для обеспечения аэробного энергообмена, и они могут обходиться без него только короткое время. Существенный дефицит кислорода отрицательно сказывается на росте и развитии рыб и может привести к их массовой гибели.

Потребление кислорода рыбами зависит от вида, возраста, подвижности, физиологического состояния рыб и солености воды.

Молодь рыб более чувствительна к содержанию кислорода, чем старшие возрастные группы.

Подвижные рыбы больше потребляют кислорода, чем малоподвижные.

Перед нерестом потребление кислорода рыбами возрастает на 23-30% по сравнению с другими периодами.

Рыбам вреден и избыток кислорода. При перенасыщении воды кислородом у рыб появляются пузырьки газа в кровеносных сосудах, затем наступают судороги и смерть.

2.4. Датчик кислорода DT222A

Датчик кислорода DT222A является гальваническим кислородным электродом, способным определять содержание кислорода в воздухе (в %) и его концентрацию в водных растворах (в мг/л). Диапазон измерений 0-14 мг/л растворенного кислорода и 0-25 % О2. Диапазон измерений выбирается непосредственно в программе MultiLab. Датчик состоит из гальванического электрода, чувствительного к кислороду, и блока преобразования – адаптера с калибровочным винтом.

Принцип действия:

Гальванический электрод для измерения кислорода - это электрохимический элемент с поляризованным платиновым и свинцовыми электродами, в котором электролит отделяется от исследуемого раствора тефлоновой/силиконовой газопроницаемой мембраной. Наружная часть электрода изготовлена из полиформальдегидной смолы. Внутренняя часть электрода - из нержавеющей стали 316 L. Тонкая тефлоновая/силиконовая мембрана надежно отделяет катод, анод и электролит внутри электрода от исследуемого раствора. Эта мембрана пропускает газообразный кислород, но не пропускает воду и электролиты. Кислород диффундирует через мембрану и на платиновом катоде восстанавливается до гидроксил- иона по следующей реакции:

O2+2H2O+4e- =4OH-

Необходимые для этого электроны поступают из свинцового анода. Поскольку в электролите присутствуют гидроксил- ионы, протекает следующая реакция:

2Pb+4OH- =2Pb(OH)2+4e-

Электрический ток между катодом и анодом прямо пропорционален уровню содержания кислорода при любой температуре.

Точность измерений - ± 7% во всем диапазоне измерений. Число замеров - 10 в секунду.

3.Практическая часть

Оборудование: датчик кислорода DT222A цифровой лаборатории «Архимед», вода из аквариума, дистиллированная вода, термометр, химические стаканы, водоросли.

Измерение содержания растворенного кислорода в воде мы проводили с помощью датчика кислорода DT 222A цифровой лаборатории «Архимед» (Приложение 2).

Методика эксперимента:

Подготовить образец воды.
Подсоединить электрод к адаптеру.
Подсоединить электрод к регистратору данных.
Запустить программу MultiLab.
Нажать кнопку Пуск на главной панели, чтобы начать измерения.
Обработать полученные данные.

3.1 Установление зависимости содержания кислорода в воде от температуры.

Для определения зависимости содержания кислорода в воде от температуры мы взяли образцы дистиллированной воды при температуре 20°С, 25°С и 32°С. Провели измерения датчиком кислорода DT 222A. Обработав данные в программе MultiLab, получили средние значения содержания кислорода в воде при различных температурах: 9,23 мг/л при t = 20˚С, 7,97 мг/л при t = 25˚С, 7,13 мг/л при t = 32˚С. Построили графики зависимости содержания кислорода в воде от температуры. (Приложение 3).

Вывод: растворимость кислорода в воде с повышением температуры понижается.

3.2.Определение содержания кислорода в аквариумной воде.

Мы взяли пробу воды из нашего аквариума (Приложение 4). В нем есть несколько видов рыб: барбусы, гуппи, меченосцы, неоны, а также есть сом. В аквариуме есть много водорослей, камней и декоративных элементов, чтобы рыбки чувствовали себя как можно комфортнее. Мы определяли содержание кислорода в воде, которая длительное время насыщалась кислородом с помощью аэратора, затем на сутки отключили аэратор, и снова провели измерение. Обработав результаты, получив средние значения измерений, мы увидели, что содержание кислорода в воде за сутки без работающего аэратора снизилось с 7,7 мг/л до 6,1 мг/л. (Приложение 5). Это существенно, так как для нормальной жизнедеятельности рыбам нужен кислород от 5 мг/ л до 8-10 мг/ л.

Вывод: для нормальной жизнедеятельности рыб воду необходимо насыщать кислородом с помощью аэратора.

3.3.Изучение влияния водорослей на содержание кислорода в воде.

Мы взяли дистиллированную воду, с помощью датчика определили содержание растворенного кислорода в воде (8,69 мг/л), затем в стакан с дистиллированной водой поместили водоросли из аквариума и оставили на сутки. Через сутки провели измерения и увидели, что содержание кислорода увеличилось с 8,69 мг/л до 11,66 мг/л.

Вывод: водоросли оказывают влияние на уровень насыщения воды кислородом.

Но! Следует помнить, что водоросли не только увеличивают содержание кислорода, но могут негативно сказываться на его количестве (ночью процесс фотосинтеза приостанавливается, и они расходуют кислород для дыхания).

4.Выводы

Мы научились определять содержание растворенного кислорода в воде с помощью датчика кислорода ДТ 222А цифровой лаборатории «Архимед». Этот прибор позволяет достаточно быстро оценить уровень содержания кислорода в воде.

Наша гипотеза о том, что содержание кислорода в воде может меняться, подтвердилась.

Мы выяснили, что содержание растворенного кислорода в воде с повышением температуры уменьшается.

Опытным путем мы доказали, что для поддержания нормальной жизнедеятельности рыб воду в аквариуме нужно насыщать с помощью аэратора. Существенное влияние на уровень кислорода в воде оказывают водоросли.

Наши рекомендации:

Для того, чтобы уровень кислорода в аквариумной воде был достаточным для нормальной жизнедеятельности рыб, необходимо:

Поддерживать температуру воды в аквариуме в пределах 20 – 23 ˚С.
Насыщать воду кислородом с помощью аэратора.
Следить за количеством водорослей в аквариуме.

5.Литература

Габриелян О.С. Химия. 9 класс.- М.: Дрофа, 2013.-272 с.
Датчики цифровых лабораторий. Справочно - методическое пособие. – М.: ИНТ, 2012. – 115 с.
Сандер М. Техническое оснащение аквариума, М.: Астрель,
2004, 255 с.
www.zoofirma.ru
www.aquariumistika.ru
www.aquafisher.org.ua
www.myfarm-online.ru

Приложение

Приложение 1

Зависимость равновесной концентрации кислорода в воде от температуры
(атмосферное давление – 760 мм рт. ст.)

Температура	Равновесная концентрация растворенного кислорода (в мг/л) при изменении температуры на десятые доли °С (Сн)
°С	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
0	14,65	14,61	14,57	14,53	14,49	14,45	14,41	14,37	14,33	14,29
1	14,25	14,21	14,17	14,13	14,09	14,05	14,02	13,98	13.94	13,90
2	13,86	13,82	13,79	13,75	13,71	13,68	13,64	13,60	13,56	13,53
3	13,49	13,46	13,42	13,38	13,35	13,31	13,28	13,24	13,20	13,17
4	13,13	13,10	13,06	13,03	13,00	12,96	12,93	12,89	12,86	12,82
5	12,79	12,76	12,72	12,69	12,66	12,52	12,59	12,56	12,53	12,49
6	12,46	12,43	12,40	12,36	12,33	12,30	12,27	12,24	12,21	12,18
7	12,14	12,11	12,08	12,05	12,02	11,99	11,96	11,93	11,90	11,87
8	11,84	11,81	11,78	11,75	11,72	11,70	11,67	11,64	11,61	11,58
9	11,55	11,52	11,49	11,47	11,44	11,41	11,38	11,35	11,33	11,30
10	11,27	11,24	11,22	11,19	11,16	11,14	11,11	11,08	11,06	11,03
11	11,00	10,98	10,95	10,93	10,90	10,87	10,85	11,82	10,80	10,77
12	10,75	10,72	10,70	10,67	10,65	10,62	10,60	10,57	10,55	10,52
13	10,50	10,48	10,45	10,43	10,40	10,38	10,36	10,33	10,31	10,28
14	10,26	10,24	10,22	10,19	10,17	10,15	10,12	10,10	10,08	10,06
15	10,03	10,01	9,99	9,97	9,95	9,92	9,90	9,88	9,86	9,84
16	9,82	9,79	9,77	9,75	9,73	9,71	9,69	9,67	9,65	9,63
17	9,61	9,58	9,56	9,54	9,52	9,50	9,48	9,46	9,44	9,42
18	9,40	9,38	9,36	9,34	9,32	9,30	9,29	9,27	9,25	9,23
19	9,21	9,19	9,17	9,15	9,13	9,12	9,10	9,08	9,06	9,04
20	9,02	9,00	8,98	8,97	8,95	8,93	8,91	9,90	8,88	8,86
21	8,84	8,82	8,81	8,79	8,77	8,75	8,74	8,72	8,70	8,68
22	8,67	8,65	8,63	8,62	8,60	8,58	8,56	8,55	8,53	8,52
23	8,50	8,48	8,46	8,45	8,43	8,42	8,40	8,38	8,37	8,35
24	8,33	8,32	8,30	8,29	8,27	8,25	8,24	8,22	8,21	8,19
25	8,18	8,16	8,14	8,13	8,11	8,11	8,08	8,07	8,05	8,04
26	8,02	8,01	7,99	7,98	7,96	7,95	7,93	7,92	7,90	7,89
27	7,87	7,86	7,84	7,83	7,81	7,80	7,78	7,77	7,75	7,74
28	7,72	7,71	7,69	7,68	7,66	7,65	7,64	7,62	7,61	7,59
29	7,58	7,56	7,55	7,54	7,52	7,51	7,49	7,48	7,47	7,45
30	7,44	7,42	7,41	7,40	7,38	7,37	7,35	7,34	7,32	7,31