Säuren und Basen. Biology with Vernier Versuch Nr. 3 Schülerversion LERNZIELE

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1 Biology with Vernier Versuch Nr. 3 Schülerversion n und n Organismen reagieren oft sehr empfindlich auf die Auswirkungen von n und n in ihrer Umgebung. Sie müssen zum Überleben einen stabilen inneren ph-wert beibehalten, auch wenn sich das Umfeld ändert. Viele natürlich auftretende biologische, geologische sowie künstlich hergestellte Chemikalien sind in der Lage, den ph-wert des Umfeldes zu stabilisieren. Dadurch können Organismen in den verschiedenartigen Umgebungen überall auf der Erde besser überleben. Sie arbeiten in Zweiergruppen mit einem Computer und zwei ph-wert-systemen für je zwei Gruppen. Eine Gruppe misst die Auswirkung von auf biologisches Material, die andere Gruppe misst die Auswirkung von auf biologisches Material. Jede Gruppe untersucht das ihr zugeteilte biologische Material und am Ende der Stunde tauschen die Gruppen ihre Ergebnisse aus. LERNZIELE In diesem Experiment werden Sie eine zu einem Stoff geben und erkennen, dass er der Änderung des ph-wertes standhält eine zu einem Stoff geben und erkennen, dass er der Änderung des ph-wertes standhält. die Fähigkeiten verschiedener Materialien vergleichen, den Änderungen des ph- Wertes standzuhalten Abbildung 1 Biologie mit Vernier

2 BWV 3 MATERIAL Computer Vernier Computerschnittstelle Logger Pro Vernier ph-wert-sensor (einer pro Team) verschiedene biologische Organismen (oder Teile von Organismen), wie z.b. Hefe, Kartoffel, Orangensaft oder die Lösung aus einem Pflanzenblatt verschiedene nicht-biologische Materialien, wie z.b. blocker, Puffer, Mineralwasser oder Limonade, Salz oder Alka-Seltzer Lösung destilliertes Wasser 0,10 M HCl () 0,10 M NaOH () 50 ml Messzylinder Schutzbrillen Laborschürzen zwei 50 ml Messbecher zwei 250 ml Messbecher verschiedene einfache biologische Materialien wie z.b. Eiweiß, Vitamin C oder aufgelöste Gelatine VORGEHENSWEISE 1. Tragen Sie eine Schutzbrille. 2. Team A verwendet den ph-wert-sensor in CH1, Team B den in CH 2. Vor jeder Verwendung des ph-wert-sensors müssen Sie die Spitze der Elektrode gründlich mit destilliertem Wasser abspülen. Wichtig: Lassen Sie die Elektrode nicht austrocknen. Lagern Sie diese in einem 250 ml fassenden Messbecher der mit 100 ml Leitungswasser gefüllt ist, wenn sie nicht in Gebrauch ist. Die Spitze des Sensors ist aus Glas, sie ist zerbrechlich. Gehen Sie vorsichtig damit um! 3. Verbinden Sie die Sensoren mit der Computerschnittstelle. Bereiten Sie am Computer alles für die Datenerfassung vor, indem Sie die Datei 03 Acids and s aus dem Ordner Biologie mit Vernier in Logger Pro öffnen. Die Auswirkung von und auf Wasser untersuchen 4. Beschriften Sie einen 50 ml fassenden Messbecher mit sauer, den anderen mit basisch. Geben Sie 20 ml destilliertes Wasser in jeden Messbecher. 5. Spülen Sie den ph-wert-sensor sorgfältig mit destilliertem Wasser ab und halten Sie ihn anschließend in den zu untersuchenden Messbecher: Team A: Halten Sie Ihren Sensor in den Messbecher mit der Aufschrift sauer. Team B: Halten Sie Ihren Sensor in den Messbecher mit der Aufschrift basisch. 6. Starten Sie die ph-wert-messung über die Schaltfläche. 7. Die Gruppe muss die Anzahl der Tropfen von oder erfassen, die dem Messbecher hinzugefügt wurden. Bestimmen Sie den ursprünglichen ph-wert der Lösung bevor Sie beginnen. Drücken Sie, geben Sie 0 in das Feld ein und drücken Sie anschließend ENTER. 8. Geben Sie oder zu der Lösung und rühren Sie gründlich um. ACHTUNG: Gehen Sie vorsichtig mit der Salzsäure um, sie kann schmerzliche Verätzungen verursachen, wenn sie mit der Haut in Kontakt kommt. Auch Natronlauge ist ätzend. Vermeiden Sie den Kontakt mit Haut oder Kleidern. Team A: Geben Sie 5 Tropfen in den Messbecher mit der Aufschrift sauer. Team B: Geben Sie 5 Tropfen in den Messbecher mit der Aufschrift basisch. 3 2 Biologie mit Vernier

3 n und n 9. Sobald sich der ph-wert stabilisiert hat, drücken Sie. Geben Sie die Gesamtzahl der Tropfen von oder, die Sie in den Messbecher gegeben haben ein, in diesem Fall 5, und drücken Sie ENTER. 10. Wiederholen Sie die Schritte 8 und 9. Geben Sie jedesmal 5 weitere Tropfen hinzu, bis insgesamt 30 Tropfen hinzugefügt wurden. 11. Drücken Sie sobald Sie insgesamt 30 Tropfen hinzugefügt haben. 12. Spülen Sie den ph-wert-sensor gründlich ab und stellen Sie ihn in den Messbecher mit dem Leitungswasser. Reinigen Sie die beiden 50 ml fassenden Messbecher. 13. Speichern Sie Ihre Daten ab. Wählen Sie dazu Store Latest Run aus dem Menü Experiment. Durch das Abspeichern können Sie die Daten für Wasser später zu anderen Graphen hinzufügen. Die Auswirkung von und auf andere Stoffe untersuchen 14. Untersuchen Sie die Auswirkung von und auf Stoffe, die Ihnen von Ihrem Lehrer ausgehändigt wurden: a. Untersuchen Sie 20 ml einer Lösung, die Ihnen von Ihrem Lehrer ausgehändigt wurde. b. Wiederholen Sie die Schritte c. Notieren Sie Volumen und ph-wert in Tabelle 1. Die Daten von Run 1 stammen aus der Datenerfassung mit Wasser. Die Daten mit der Bezeichnung Latest stammen aus der Datenerfassung Ihres untersuchten Stoffes. d. (optional) Drucken Sie eine Kopie Ihrer Graphen aus. Geben Sie Ihre(n) Namen und die Anzahl Kopien ein. Es sollten vier Graphen zu sehen sein: Wasser mit, Wasser mit, Ihr Stoff mit und Ihr Stoff mit. 15. Wenn es die Zeit erlaubt, wiederholen Sie Schritt 14 mit so vielen Materialien wie möglich. Löschen Sie den letzten Lauf, bevor Sie ein neues Experiment starten über Delete Data Set Latest im Menü Data. 16. Erfragen Sie die ph-werte aller Materialien, die Sie nicht testen konnten bei Ihren Klassenkameraden. Diese Werte sollten an die Tafel geschrieben werden. Notieren Sie diese Werte in Tabelle Subtrahieren Sie zur Bestimmung des Gesamt-Pufferbereichs ph der von ph der. Notieren Sie das Ergebnis in Tabelle 1. Biologie mit Vernier

4 BWV 3 DATENTABELLE untersuchtes Material Zugabe Tabelle 1 ph-wert, nach Zugabe so vieler Tropfen ph Gesamt-Pufferbereich VERARBEITUNG DER DATEN 1. Zeichnen Sie eine Serie von Graphen aus den Daten Ihrer Mitschüler. Wenn es Ihr Lehrer wünscht, können Sie sich alternativ auch Kopien der Graphen Ihrer Mitschüler besorgen und danach Graphen zeichnen, die den Ausdrucken möglichst ähnlich sind: Die horizontale Achse umfasst das Volumen, eingeteilt von 0 bis 30 Tropfen. Die vertikale Achse umfasst den ph-wert, eingeteilt von 0 bis 12. Die Daten, die Sie für Wasser ermittelt haben, sollten in jeder Zeichnung als Graph enthalten sein. Zeichnen Sie anhand von Tabelle 1 einen Graphen für jede Reihe. 2. Erstellen Sie eine Liste aller in Ihrer Klasse getesteten Materialien. Stellen Sie das sauerste Material an den Anfang der Liste in Tabelle 2, das basischste Material ans Ende. Ihr Vergleichswert ist der Wert, der 0 Tropfen bzw. entspricht, da dieser Wert die natürliche des Stoffes darstellt. 3 4 Biologie mit Vernier

5 n und n Tabelle 2 Material ursprünglicher ph-wert Rangfolge am sauersten am wenigsten sauer 3. Teilen Sie die untersuchten Stoffe in die folgenden drei Kategorien ein: biologische Organismen biologische Chemikalien nicht-biologische Chemikalien 4. Berechnen Sie die Änderung des ph-wertes für jedes Material und notieren Sie diese in Tabelle Erstellen Sie eine zweite Liste für jedes Material aus Tabelle 1. Stellen Sie das Material mit dem größten Gesamt-Pufferbereich an den Anfang der Liste in Tabelle 3, das Material mit dem kleinesten Gesamt-Pufferbereich ans Ende. Tabelle 3 Material Gesamt- Pufferbereich Rangfolge größte Änderung kleinste Änderung Biologie mit Vernier

6 BWV 3 FRAGEN 1. Wie sollte der ph-wert eines Stoffes im Messbecher mit der Aufschrift sauer im Vergleich zu dem Stoff im Messbecher mit der Aufschrift basisch sein, bevor oder hinzugegeben wurde? Weshalb? 2. Bezugnehmend auf Frage 1, untermauern Ihre Daten Ihre Hypothese? Falls nicht, wie sind die Unterschiede zu erklären? 3. Wie war die Auswirkung der Zugabe von HCl zu jeder Lösung? Galt dies für jede Lösung? Woran lag es, dass es sich genau so auswirkte? 4. Wie war die Auswirkung der Zugabe von NaOH zu jeder Lösung? Galt dies für jede Lösung? Woran lag es, dass es sich genau so auswirkte? 5. Vergleichen Sie die einzelnen Graphen jeder Lösung. Weshalb war es wertvoll, den Graphen von in Wasser und in Wasser zu jedem Graphen hinzu zu zeichnen? 6. Welche Stoff-Kategorie, biologische Organismen, biologische Chemikalien, nichtbiologische Chemikalien reagierte am dramatischsten auf die Zugabe von oder? Wie hängt dies mit ihrer Komplexität zusammen? 7. Welches der Materialien aus Tabelle 3 ist der beste Puffer? Welches der schlechteste? ERWEITERUNG 1. Bringen Sie gewöhnliche Materialien von Zuhause zur Untersuchung mit. Wie werden diese sich verhalten? Wie deckt sich Ihre Vorhersage mit der Untersuchung? Vernier Sicherheitshinweise Dies ist eine Übersetzung der Schülerversion eines Versuchs aus dem Vernier-Buch Biology with Vernier. Sie enthält weder Sicherheitshinweise, noch Zusatzinformationen für Lehrkräfte. Für die sichere und erfolgreiche Durchführung des Versuchs empfehlen wir die Anschaffung des Buches. Weitere Deutschsprachige Dokumentation und Materialien finden Sie unter Biologie mit Vernier