Научно-исследовательская работа на тему «Определение ионов калия с использованием экспресс-метода − ионометрии»

• 1 слайд

  ГОУ ВПО «Астраханский государственный университете»
  
  Муниципальное образовательное учреждение «Лицей №1»
  
  НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
  «Определение ионов калия с использованием экспресс-метода − ионометрии»
  
  
  Выполнили: ученицы 8 А класса МОУ «Лицей №1»
  Гребенщикова Кристина, Дедова Екатерина, Шамилова Севиль
  
  
  Научные руководители: доцент, к.х.н., доцент кафедры аналитической и
  физической химии АГУ
  Джигола Людмила Александровна
  учитель химии МОУ «Лицей №1»
  Парикянц Наталья Александровна
  
  1
  

• 2 слайд

  
  
  
  Актуальность
  В организме животных и человека калий, являясь основным внутриклеточным катионом, играет важную роль:
  нормализует ритм сердца;
  поддержание постоянства состава клеточной и межклеточной жидкости;
  поддержание кислотно-щелочного равновесия;
  обеспечение межклеточных контактов;
  обеспечение биоэлектрической активности клеток;
  поддержание нервно-мышечной возбудимости и проводимости;
  участие в нервной регуляции сердечных сокращений;
  поддержание водно-солевого баланса, осмотического давления;
  роль катализатора при обмене углеводов и белков;
  поддержание нормального уровня кровяного давления;
  улучшает снабжение мозга кислородом;
  помогает при лечении аллергии;
  участие в обеспечении выделительной функции почек.
  
  Недостаток К+ может спровоцировать многие нарушения:
  в нервной и мышечной ткани и в обмене веществ,
  слабость,
  снижение рефлексов,
  гипотонию,
  непроходимость кишечника,
  полиурию,
  задерживание воды в организме,
  мышечные судороги,
  перебои в работе сердца,
  замедление роста организма,
  нарушение половых функций.
  В организме взрослого калия содержится 160 - 250 г.
  Суточная потребность в калии составляет 2-3 г у взрослых, 12-16 мг на 1 кг веса у детей.
  
  2
  

• 3 слайд

  Цель исследования:
  ионометрическое определение содержания ионов К+ в минеральной воде, овощах, фруктах и почвах Астраханской области и выявление продуктов наиболее богатых калием.
  Задачи исследования:
  составить литературный обзор по свойствам, функциям, фармакологическому действию калия, содержанию его в объектах окружающей среды, методам определения калия, засолению почв;
  освоить методики приготовления стандартных растворов заданной концентрации и рабочих растворов методом последовательного разбавления исходного;
  освоить методику проведения сухого озоления навески на песчаной бане;
  исследовать возможность применения экспресс-метода – ионометрии для определения концентрации ионов калия в разных объектах;
  по результатам измерений и расчётов построить градуировочный график для определения равновесной концентрации ионов калия;
  определить содержание ионов калия в разных марках минеральной воды, овощах и фруктах, в почвах Астраханской области;
  3
  

• 4 слайд

  Построение градуировочного графика
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Рис. 1. Градуировочный график
  
  По результатам расчетов найдено
  уравнение прямой: Е = 507,38 – 53,6·рС.
  
  pC
  Методика: в мерных колбах вместимостью 50 см3 готовили модельные растворы с концентрацией КСl от1∙10-1 до 1∙10-7 моль/дм3 последовательным разбавлением исходного стандартного раствора с концентрацией 1∙10-1 моль/дм3 дистиллированной водой, переносили приготовленные растворы в химические стаканы ёмкостью 50 см3, далее добавляли по 1 см3 буферного раствора для регулирования общей ионной силы (БРОИС - раствор NaCl концентрацией 1 моль/дм3).
  Снимали зависимость потенциала ионоселективного электрода от концентрации ионов калия.
  
  Е, мВ
  4
  

• 5 слайд

  Определение содержания ионов К+
  в минеральной воде
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Методика: минеральную воду исследуемых образцов отмеряли мерными колбами вместимостью 50 см3, переносили в химические стаканы ёмкостью 50 см3, далее добавляли по 1 см3 буферного раствора для регулирования общей ионной силы (БРОИС - раствор NaCl концентрацией 1 моль/дм3) и измеряли потенциал ионоселективного электрода в исследуемых образцах. Результаты приведены в таблице.
  5
  

• 6 слайд

  Определение содержания ионов К+
  в овощах и фруктах
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Методика: массу навески овощей и фруктов 10 г измельчали и проводили полное озоление при Т=3000С на песчаной бане. Переносили золу в химический стакан ёмкостью 50 см3, заливали дистиллированной водой объёмом 50 см3, давали отстояться в течение одних суток. Полученные вытяжки фильтровали через бумажный фильтр. К полученному фильтрату добавляли по 1 см3 БРОИС - раствор NaCl концентрацией 1 моль/дм3 и измеряли потенциал электрода. Результаты приведены в таблице.
  6
  

• 7 слайд

  Определение содержания ионов К+
  в почвах Астраханской области
  Методика: для определения ионов калия в почвах готовили водную вытяжку из солончаковых почв, суглинка, глины и песка: отобранные почвенные пробы массой по 5 г помещали в химические стаканы, заливали 50 см3 дистиллированной воды, перемешивали в течение 5 минут и отстаивали 24 часов. Затем полученные вытяжки фильтровали через бумажный фильтр. К полученным фильтратам добавляли по 1 см3 БРОИС - раствор NaCl концентрацией 1 моль/дм3 и измеряли потенциал ионоселективного электрода в исследуемых образцах. Результаты приведены в таблице. ПДК ионов калия в почвах (в пересчёте на KCl) составляет 360 мг/г.
  7
  

• 8 слайд

  Выводы
   Составлен литературный обзор, иллюстрирующий свойства, функции, фармакологическое действие калия, содержание его в объектах окружающей среды, методы определения калия, засоление почв и методы борьбы с засолением.
  Показана возможность применения экспресс-метода – ионометрии для определения концентрации ионов калия в разных объектах.
  При калибровке ионоселективного электрода на ионы калия в интервале концентраций 10-1 – 10-7 моль/дм3 соблюдается линейная зависимость. По результатам расчетов получено уравнение прямой: Е = 507,38 –53,6·рС. Полученный градуировочный график использовали в данном интервале концентраций для определения равновесных концентраций ионов калия в исследуемых образцах. 
  Определено содержание ионов калия в разных марках минеральной воды, овощах и фруктах, почвах Астраханской области. Анализ полученных результатов, позволяет отметить, что наибольшее содержание ионов калия в минеральной воде «Архыз», которую можно рекомендовать для повышения калия в организме при гипокалемии. Более богаты калием овощи – корнеплоды, вероятно внесение калийных удобрений способствует большей концентрации ионов калия, а также бананы и цитрусовые. Содержание калия в солончаках, суглинках, глинах и песках Астраханской области не превышает ПДК. 
  Освоены методики: приготовления стандартных растворов заданной концентрации и рабочих растворов методом последовательного разбавления исходного; проведения сухого озоления навески на песчаной бане.
  
  8
  

• 9 слайд

  Перспективы дальнейших исследований
   исследование содержания биогенно важного элемента – калия в зерновых, бахчевых и других сельскохозяйственных культурах Астраханской области;
  в молочных продуктах Астраханской области с применением экспресс-метода – ионометрии;
  выявления продуктов питания, произведённых и выращенных в Астраханской области, наиболее богатых калием;
  определение содержания других биогенно важных элементов: меди (II), цинка (II), железа (III) в разных объектах окружающей среды.
  
  9