Экологический аспект школьного лабораторного практикума

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чековинская Д.С. 1

---

1МОУ «СОШ № 4»

Коломиец Н.В. 1

---

1МОУ «СОШ № 4»

Работа в формате PDF

131.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Значительное место в содержании школьного курса химии отводится химическому эксперименту. Проведение эксперимента позволяет сформировать у учащихся специальные предметные умения работать с химическими веществами, выполнять простые химические опыты, научить их без­опасному и экологически грамотному обращению с веществами в быту и на производстве.

Специфика деятельности химических лабораторий, и школьных в том числе, связана с работой с разнообразными веществами – химическими реактивами (реагентами). Это препараты в виде индивидуальных веществ или их смесей, а также растворы сложного состава, используемые при проведении лабораторных, проектных работ.

На уроках химии после проведения различных опытов, в пробирках остаются растворы различных веществ, которые в дальнейшем, как правило, нигде не применяются, их утилизируют определенным образом, согласно правилам техники безопасности (нейтрализуют, разбавляют водой и сливают в канализацию). Мне захотелось выяснить, какие растворы, получаемые после химических опытов, можно использовать в дальнейшем, например, в качестве удобрений для растений?

Гипотеза исследования: некоторые растворы, полученные в ходе практических и лабораторных работ, могут стать важной минеральной или органической подкормкой для растений.

Цель моей работы: разработать и апробировать методику применения некоторых растворов веществ, получаемых в ходе практических и лабораторных работ 8 класса, для подкормки растений.

Объект исследования: содержание работшкольноголабораторного практикума.

Предмет исследования:растворы, полученные в ходе практических и лабораторных работ.

Задачи:

1.Изучить информационные источники по данной теме.

2.Изучить состав растворов веществ, получаемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса их воздействие на живые организмы.

3.Провести эксперимент по изучению влияния растворов веществ на растения.

4.Вести наблюдения во время эксперимента.

5.Проанализировать изменения, произошедшие с экспериментальной группой растений в ходе воздействия на них растворов веществ, получаемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса.

6.Подготовить методические материалы с рекомендациями по использованию растворов веществ, получаемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса и их правильной утилизации.

1. Теоретическая часть

1. 1. Утилизация химических веществ в школьных лабораториях

Согласно статье 1. Основные понятия Федерального закон от 24.06.1998 N 89-ФЗ (ред. от 04.08.2023) "Об отходах производства и потребления"[4]:

отходы производства и потребления (далее - отходы) - вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению в соответствии с настоящим Федеральным законом;

утилизация отходов - использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению (рециклинг), их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки (регенерация), извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация);

обезвреживание отходов - уменьшение массы отходов, изменение их состава, физических и химических свойств (включая сжигание, за исключением сжигания, связанного с использованием твердых коммунальных отходов в качестве возобновляемого источника энергии (вторичных энергетических ресурсов), и (или) обеззараживание на специализированных установках) в целях снижения негативного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду.

Уничтожение отработанных реактивов и растворов [5]

1.Отработанные реактивы необходимо сливать в отдельные склянки для последующей переработки или передачи в организации, занимающихся утилизацией химических веществ.

2.Строго запрещается сливать концентрированные кислоты, щелочи, ядовитые и горючие вещества в канализацию!

3. Отработанные водные растворы собирают независимо от их происхождения в закрывающийся стеклянный сосуд вместимостью не менее 3 л. После того как он наполнится на 4/5, проверяют рН и нейтрализуют при необходимости жидкость до рН = 7 – 7,5 твердыми карбонатами или гидроксидами натрия или калия. Жидкость выливают в канализацию с одновременной подачей избытка воды.

Уничтожение реактивов и растворов,

находящихся в сосудах без этикеток [5]

1. Растворы испытать добавлением сульфат-иона на наличие высокотоксичных ионов Ва²⁺ и РЬ²⁺ Если осадок выпадает, добавлять сульфат-ион до прекращения выпадения осадка. Осадок отделить декантацией и выбросить с твердыми отходами, жидкость слить в канализацию.

Если при добавлении сульфат-иона осадок не выпадает, слить раствор в сосуд для хранения отработанных растворов.

2. Пробу твердого реактива на кончике ножа растворить в воде и испытать на наличие ионов бария и свинца (см. выше, п 1). Если реактив не дает реакции на эти ионы и хорошо растворим в воде, перевести его в раствор полностью и слить в сосуд для отработанных растворов.

Если реактив в воде практически нерастворим, его можно выбросить с твердыми отходами.

Плохо растворимые в воде реактивы обрабатывают избытком теплой воды, переводят полностью в раствор и сливают его в канализацию.

1. 2. Химические вещества, их влияние на растения

Большинство организмов на земле имеют клеточное строение. Все жизненно важные процессы протекают на уровне клетки. Растения нуждаются в подкормках, содержащих необходимые химические элементы, для существования.

Микроэлементами (биологически значимыми элементами) называют химические элементы, которые требуются растению в очень малых количествах. Микроэлементов известно более 20, но наибольшее значение для растений имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и медь.

Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости протекания процессов, ответственных за развитие организма.

При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K). Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений.

Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Так марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза. Бор и марганец повышают фотосинтез после подмораживания растений.

Микроэлементы в биологически активной форме используются при внекорневых подкормках, которые особенно эффективны при опрыскивании.

Органические удобрения – это специальные составы, которые имеют природную основу и используются для обогащения почвы. Данные вещества создаются самой природой, чтобы подпитывать грунт и тем самым стимулировать рост и развитие растительности. Удобрения органического происхождения состоят из веществ натуральной природы. Обычно в них содержатся почти все элементы таблицы Менделеева, включая калий, магний, фосфор, азот, железо и многие другие. Также в подкормках присутствуют бактерии и микроорганизмы, благоприятно влияющие на почвенную структуру, а соответственно, на урожайность.

Составы для удобрения почвы – это конский, коровий, свиной навоз, помет птиц и кроликов, а также продукты разложения растений, опилок.

Минеральными удобрениями называют неорганические вещества, для производства которых используют фосфориты, селитры и другое природное сырье, а также отходы и побочные продукты промышленности.

Химические свойства минеральных удобрений зависят от состава. Средства бывают простыми и комплексными. Первые содержат один ценный для почвы элемент (калий, фосфор или азот), вторые — от двух веществ. По действующему элементу подкормки делят на калийные и фосфорные, азотные и микроудобрения. Косвенные удобрения в виде доломита, известняка, гидросульфата натрия и пр. используют с целью нейтрализации либо подкисления почвы. Прямые удобрения питают растения за счет насыщения грунта полезными веществами.

1. 3. Содержание лабораторного практикума 8 класса

1. Лабораторное оборудование и приемы обращения с ним. Правила безопасной работы в химической лаборатории.

2.Очистка загрязненной поваренной соли.

3. Признаки протекания химических реакций.

4. Получение кислорода и изучение его свойств.

5. Получение водорода и изучение его свойств.

6. Приготовление растворов с определенной массовой долей растворенного вещества.

7.Решение экспериментальных задач по теме «Основные классы неорганических соединений».

Анализсодержание лабораторного практикума 8 класса представлен в таблице 1.

Таблица 1.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Учащимся запрещено использовать реактивы в формах, выпускаемых промышленностью, за исключением тех реактивов, которые предусмотрены программами для проведения лабораторных опытов и практических занятий. Для работы учащиеся используют только растворы реактивов, концентрация которых не более 5 %, на основе данного факта проведем необходимые расчеты.

Для эксперимента по изучению влияния некоторых растворов веществ, получаемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса на растения, мной были выбраны бархатцы (Тагетес отклоненный, сорт – Аспен красный), часто используемые для озеленения клумб нашего пришкольного участка.

Бархатцы- это однолетние растения семейства Сложноцветные. Стебли прямостоячие, 20 – 25 см высотой. Округлый ветвистый куст имеет темно-зеленые листья и бутоны до 6 сантиметров в диаметре ярко-красного цвета. Всходы появляются на 5-10 день. В открытый грунт можно высаживать в конце мая – начале июня. Бархатцы, высаженные рядом с огородными культурами, уменьшают их поражение грибными заболеваниями, особенно фузариозом, защищают от некоторых видов нематод. Бархатцы используют во всех видах цветников. Они хорошо растут в горшках, вазонах, балконных ящиках [3].

Для нормального развития бархатцам нужны основные элементы: азот, фосфор и калий, которые содержатся в мочевине, суперфосфате, сульфате калия. Их вносят в зависимости от того, на каком этапе развития находится растение. В начале роста требуется азот, поэтому применяют мочевину. Когда бархатцы начинают цвести, они нуждаются в калии и фосфоре.

Основные этапы выращивания бархатцев представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Заключение

Подведём итоги:

1. Выполненная работа позволяет сделать обоснованные выводы о том, что: выдвинутая гипотеза верна, а именно, только некоторые растворы, полученные в ходе практических и лабораторных работ, могут стать важной минеральной или органической подкормкой для растений, большинство же растворов не могут быть использованы в качестве подкормки растений, в силу их токсичности для последних.

2. Цель и задачи проекта, поставленные мною в начале работы, оказались выполнены:

2.1. изучив информационные источники по данной теме и проанализировав составы растворов веществ, получаемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса, составила сводную таблицу, отражающую влияние данных веществ на живые организмы и их правильную утилизацию;

2.2. на основе данных таблицы, разработала и апробировала методику применения некоторых растворов веществ, получаемых в ходе практических и лабораторных работ 8 класса. Это, с одной стороны, позволило уменьшить количество утилизируемых веществ; с другой стороны, позволило выяснить возможность применения химических веществ для подкормки растений, которые можно выращивать на пришкольном участке, в помещении школы, в кабинетах;

2.3. для того чтобы определить влияние данных растворов на растения был проведен эксперимент, в результате которого было доказано положительное влияние сахара на рост и развитие растений и нитрата калия на обильное и продолжительное цветение. Внесение сахара на третьей неделе вегетации способствовало заметному укреплению растений, увеличению зеленой биомассы. Нитрат калия способствовал образованию большего количества бутонов на растениях экспериментальной группы.

3. Продуктом моей работы является разработанная методика применения растворов сахарозы и нитрата калия в нужных пропорциях при выращивании декоративных растений, оформленная в виде небольшой брошюры, и, представленная в Приложении 1.

4. Выращенная рассада бархатцев стала важным элементом в дизайне оформления центральной клумбы нашей школы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. 1. Рудзитис, Г.Е. Химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных организаций [Текст] / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.    – 11-е издание, стереотипное – Москва: Просвещение, 2022. – 207 с.: ил.

      2. [Электронный ресурс] Статья «Утилизация химических реактивов разных видов, методы работы с просроченными веществами» – Режим доступа: https://rcycle.net/othody/vidy/utilizatsiya-himicheskih-reaktivov/ свободный

      3. [Электронный ресурс] Статья “ Бархатцы Аспен красный” – Режим доступа: https://vplate.ru/barhatcy/sort/aspen-krasnyj/ свободный

      4. [Электронный ресурс] Статья «Федеральный закон от 24.06.1998 N 89-ФЗ (ред. от 04.08.2023) "Об отходах производства и потребления" (с изменениями и дополнениями, вступившие в силу с 01.01.2024)» – Режим доступа:https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_19109/bb9e97fad9d14ac66df4b6e67c453d1be3b77b4c/ свободный

      5. [Электронный ресурс] Статья «Приказ Минпроса СССР от 10.07.1987 N 127 "О введении в действие Правил техники безопасности для кабинетов (лабораторий) химии общеобразовательных школ Министерства просвещения СССР" (вместе с "Правилами...", утв. Минпросом СССР 19.06.1987)» – Режим доступа:https://mouschool2.moy.su/dokuenty/prikaz_minprosa_sssr_ot_10.07.1987_n_127_2016_01_2.pdf/ свободный

Приложение 1

Методические рекомендации по использованию растворов сахарозы и нитрата калия, используемых в ходе школьного лабораторного практикума 8 класса.

Раствор сахарозы

Вoдa c caхapoм крайне пoлeзнa для цвeтoв. Цeннocть дaвнo пoдтвepждeнa мнoгoчиcлeнными иccлeдoвaниями. Cocтaв пoддepживaeт жизнeдeятeльнocть цвeтoв в пepиoд зимы, кoгдa ocoбeннo нeдocтaeт coлнeчнoгo cвeтa и пpoцecc фoтocинтeзa зaмeдляeтcя.

Пoпaдaя в гpyнт, кpиcтaллы мгнoвeннo pacпaдaютcя нa двa кoмпoнeнтa - фpyктoзy и глюкoзy. Фpyктoзa для pacтeний элeмeнт бecпoлeзный (пpaктичecки нe впитывaeтcя и coвceм нe иcпoльзyeтcя вo блaгo), a вoт глюкoзa - нaoбopoт, вeщecтвo жизнeннo нeoбхoдимoe. Oнa являeтcя пepвoклaccным иcтoчникoм энepгии для пpaвильнoгo пpoтeкaния тaких пpoцeccoв кaк дыхaниe, питaниe, oбpaзoвaниe нoвых клeтoк, пoглoщeниe микpoэлeмeнтoв из пoчвы. K тoмy жe глюкoзa выcтyпaeт yнивepcaльным cтpoитeльным мaтepиaлoм, из кoтopoгo oбpaзyютcя липиды, кpaхмaл, цeллюлoзa, бeлки, нyклeинoвыe киcлoты.

Удобрение сахаром, даже в дозе всего одной столовой ложки на литр и внесении по 0,5 литра под каждое растение, будет способствовать активации корневой системы домашних растений и более ускоренному потреблению азота и фосфора из почвы.

Кроме того, такие подкормки стимулируют иммунитет домашних растений и повышают их устойчивость к неблагоприятным факторам зимнего периода. Например, перепадам дневных и ночных температур, сквознякам, недостатку света и так далее.

Раствор нитрата калия

В этом удобрении азот отвечает за активизацию роста зеленой массы, а калий – за развитие корневой системы и улучшение качества плодов. В целом калийная селитра активизирует обменные процессы растений, укрепляет иммунитет, регулирует рост и обеспечивает полноценное вызревание плодов и их вкусовые качества.

Нитрат калия способствует:

- Развитию корней, улучшая их ветвление.

- Ускорению роста и активации фотосинтеза.

- Калий регулирует обмен воды в растении.

- Укреплению иммунитета, увеличивая устойчивость растения к болезням, низким температурам.

Нитрат калия можно использовать и для ухода за комнатными цветами, только в отличие от клумбовых растений дозировку следует сократить в два раза, то есть для приготовления рабочего раствора, необходимо использовать 1,5 г на 500 миллилитров воды.

Расчет внесения веществ для подкормки растений

1) Определим, сколько сахара необходимо взять для проведения опытов: каждый человек берет 2,5 г сахара. 30*2,5=75 г сахара

2) Определим, сколько воды необходимо взять, чтобы растворить сахар: в 1 литре воды растворяется 20 г сахара. А 75 г сахара соответствует 3,75 л воды.

3) Определим, какую площадь можно полить получившимся раствором: 1 л раствора расходуется на площадь 437 см², а на 3,75 л раствора нужна площадь равная 1638 см².

4) Определим, какое количество горшков можно полить получившимся раствором:

Площадь одного горшка равна 44 см². 1638:44=37 горшков.

1) Определим, сколько нитрата калия необходимо взять для проведения опытов: для приготовления 10%-ого раствора 30 г необходимо взять 3 г нитрата калия.

2) Определим, сколько воды необходимо взять, чтобы растворить нитрат калия: в 500 миллилитрах воды растворяется 1,5 г нитрата калия. А 3 г нитрата калия растворяется в 1000 миллилитрах воды.

3) Определим, какую площадь можно полить получившимся раствором: 500 миллилитров раствора расходуется на площадь 437 см², а на 1000 миллилитров раствора нужна площадь равная 874 см².

4) Определим, какое количество горшков можно полить получившимся раствором:

Площадь одного горшка равна 44 см². 874:44=20 горшков.

Методика использования раствора сахарозы

Классов в параллели - 4

Число групп обучающихся одного класса – 15

Средняя масса навески сахарозы одной группы (в среднем) – 2,5г

Объем воды, используемой одной группой – 50 мл

Расчеты:

Исходим из того, что для приготовления смеси необходимо 1 ст. л. сахара растворить в 1 л жидкости (1ст. л. =20 г сахарозы). Приготовленный раствор с данной массовой долей сахарозы используется на площади равной 0,0437 м² (0,165 * 0,265=0,0437); ώ = 1.67%

Методика применения растворов сахарозы и нитрата калия в нужных пропорциях при выращивании декоративных растений.

Подкормки, которая поможет бархатцам быстрее расти и обильнее цвести, проводится следующим образом: Первый раз бархатцы удобряют сразу после того, как саженцы достигнут высоты в 10 сантиметров на третьей неделе. Для подкормки используют сахарозу, разбавленную водой. Пропорция для раствора составляет 1 столовую ложку вещества на 1 литров воды. Вторая подкормка бархатцев производится, когда на цветах начинают появляться первые бутоны на 5 неделе. Для удобрения используют раствор нитрата калия в воде. Пропорция для раствора составляет 3 г препарата на 1 литр воды. С началом цветения с целью увеличения его продолжительности растения можно подкармливать нитратом калия 1 раз в две недели 3 г на 1 литр воды.

При попадании на кожу растворов веществ, это место необходимо промыть водой.