Робота. Кислотний гідроліз крохмалю.

Матеріали і обладнання: 1). крохмал; 2). 20%-ний р-н НСІ; 3). Р-н І в КІ в крапельниці; 4).Na₂CO₃; 5). рідина Фелінга; 6). електроплитка або газовий пальник; 7). технічні терези з важками; 8). колба на 100-150 мл; 9). мірний циліндр; 10). хімічний стаканчик; 11). штатив з пробірками (7 шт.); 12).градуйована піпетка на 2 мл; 13).калька.

Крохмаль являє собою полісахарид (вірніше, суміш двох близьких полісахаридів- амілози і амілопектину) з емпіричною формулою (C₆H₁₀O₅)_х*Н₂О. Молекула крохмалю складається з великої кількості залишків глюкоз, сполучених попарно в мальтози. Крохмаль нерозчинний в холодній воді, а в гарячій воді утворює колоїдний розчин - крохмальний клейстер. При кип’ятінні крохмального клейстеру з мінеральною кислотою крохмаль гідролізується до глюкози через ряд проміжних продуктів з поступовим зменшенням молекулярної маси, які називаються декстринами. Прослідкувати за процесом гідролізу крохмалю можна за допомогою реакції з розчином йоду, який забарвлює крохмаль в синій колір, амілодекстрин – в фіолетовий, еритродекстрин – в червоний, ахродекстрин – в оранжевий, а з мальтодекстрином і мальтозою забарвлення вже не дає (залишається жовтим).

Хід роботи.

Приготувати 0,1%-ний крохмальний клейстер. Для цього зважити на технічних терезах 0,05г крохмалю, висипати крохмаль в стаканчик, додати 10мл води і ретельно перемішати. Налити в колбу 40мл води, нагріти до кипіння, вилити в неї вміст стаканчика, збовтати, дати розчину ще раз закипіти і зняти з вогню.

Поставити в штатив 6-7 пробірок. Відлити в першу пробірку 4-5мл крохмального клейстеру. Додати в колбу 1,5мл 20%-ної НСІ і нагріти на електроплитці або газовому пальнику. При появі перших бульбашок (початок кипіння) відлити з колби 4-5мл в другу пробірку. Продовжувати кип’ятити вміст колби, відливаючи з неї через кожні 5 хв по 4-5мл в наступні пробірки. Дати пробам в пробірках прохолонути, розбавити їх водою і додати по 5 крапель розчину І в КІ. Якщо забарвлення йоду відсутнє, гідроліз можна вважати завершеним. Проробити з розчином, який залишився в колбі, реакцію на цукри, які редукуються: налити 2-3мл рідини в чисту пробірку, нейтралізувати кислоту содою, прилити рівний об’єм рідини Фелінга і довести до кипіння.

Результати записати у формі:

Тривалість гідролізу, хв	0	5	10	15	20	25
Забарвлення розчину

Зробити висновок про причини зміни забарвлення розчинів і вказати час, протягом якого відбувся повний гідроліз крохмалю.

Робота.Вирощування рослин у водних культурах на повній живильній суміші і з виключенням окремих елементів

Вегетаційний метод дослідження кореневого живлення рослин. Вегетаційний метод – вирощування рослин у спеціальній посудині в певних умовах кореневого живлення і забезпечення рослин водою. Залежно від субстрату. На якому вирощують рослини, розрізняють кілька модифікацій вегетаційного методу: вирощування рослин у посудинах з ґрунтом (ґрунтові культури), піском (піщані культури), водою (водні культури), аеропоніку тощо.

Вегетаційним методом виявляють роль окремих елементів живлення рослин, їхні потреби в окремі фази розвитку, реакції рослин на фактори середовища (температуру, вологість, світло), порушення процесів життєдіяльності, які спостерігаються при відсутності або нестачі того чи іншого елемента, ступінь родючості ґрунтів, вплив на основні властивості рослини, внесення тієї чи іншої комбінації і форми мінеральних та органічних добрив тощо. Вегетаційні досліди проводять у спеціальних спорудах – вегетаційних будиночках. Посудини з рослинами ставлять на колеса, які легко вивозити на площадку перед будиночком вранці, а в ночі і під час опадів знову завозити в приміщення. Споруди, в яких регулюються всі фактори росту й розвитку рослин, називають станціями штучного клімату, або фітотронами.

Взимку досліди з вегетаційними культурами проводять у добре освітлених оранжереях і теплицях. Щоб дослідити кореневе живлення в умовах водних і піщаних культур, всі необхідні елементи мінерального живлення дають рослинам у вигляді штучних сумішей (середовищ). Для цього використовують дистильовану воду, хімічно чистий кварцований пісок, хімічно чисті солі, спеціальні чисті посудини. В грунтових культурах джерелом поживних речовин є досліджуваний грунт і добрива, які додаються до нього.

Тепер широко практикують вирощування багатьох культурних рослин на живильних сумішах (гідропоніку).

Живильні суміші для водних і піщаних культур. Для вирощування рослин у водних і піщаних культурах використовують суміші солей, які містять усі мікро - і макроелементи.

Вперше метод водних культур запропонували німецькі дослідники І. Кноп і Ю. Сакс. Для цього методу готують спеціальні суміші. Кількість і склад солей для такої суміші І.Кноп підбирав так, щоб розчин солей за складом наближався до розчину золи. Крім того, в розчин додавали азот. Оскільки одні елементи рослини засвоюють у вигляді катіонів, інші – у вигляді аніонів, то підбирають такі солі, в яких необхідні елементи знаходяться в катіонній і аніонній частинах. Наприклад,

Ca(NO₃)₂ або NH₄NO₃, KH₂PO₄, CaHPO₄, K₂SO₄, MgSO₄

та ін. Кожна з цих солей містить два необхідних елементи. В живильні суміші включають також і солі мікроелементів:

FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃, MnSO₄, CuSO₄, ZnSO₄, H₃BO₃, (NH₄)₂MoO₄

та ін.

Суміші, які містять достатню кількість і в певному співвідношенні всі необхідні елементи для нормальної життєдіяльності рослин, називають нормальними живильними розчинами. Основні вимоги до нормального живильного розчину такі: 1. Живильний елемент повинен містити в собі всі необхідні для рослин поживні елементи. 2. Окремі складові частини цього розчину повинні бути у формі, доступній для засвоєння рослиною. 3. Реакція середовища (рН) має бути оптимальною для рослин протягом усього вегетаційного періоду.

Для більшості рослин оптимальна реакція середовища перебуває в межах рН-5,5 – рН-7,8.

До складу повної живильної суміші І. Кнопа входять такі солі: Ca(NO₃)₂–1 г, MgSO₄-7H₂O – 0.25 г, KH₂PO₄ – 0.25 г, КСІ – 0,125 г, FeCl₃ – 1%-й розчин (5 крапель на 1 л розчину).

Зазначену кількість солей розчиняють у дистильованій воді, доводячи об’єм до 1 л. До живильної суміші І.Кнопа необхідно додавати солі мікроелементів: Н₃ВО₃ – 0,5 мг на 1 л, MnSO₄ – 0.4 мг на 1 л та ін. На повній живильній суміші І. Кнопа, при додаванні до неї мікроелементів, добре росте багато рослин. Проте для окремих культур, а також при неможливості часто міняти розчин (в розчині Кнопа швидко встановлюється лужна реакція, що є одним з його недоліків) з успіхом можна використовувати живильні суміші Д.М. Прянишникова та ін.

Основні відомості. Щоб визначити необхідність того або іншого мінерального елемента для живлення рослин, треба поставити спеціальні досліди з вирощування рослин на штучних живильних зрівноважених розчинах. З цією метою виготовляють суміші розчинів на дистильованій воді з хімічно чистих солей. Кожна така живильна суміш відрізняється від іншої відсутністю одного з елементів.

На приготовлених сумішах у скляних посудинах вирощують рослини одного якогось виду, взяті у вигляді проростків. Спостерігаючи за дальшим ростом і розвитком рослин на цих сумішах, можна говорити про необхідність виключеного із розчину елемента.

Виключення будь-якого макро- і мікроелемента з живильної суміші спричинює порушення обміну речовин, гальмування росту і навіть загибель рослини.

Проведення роботи. Закладання дослідів з водними культурами включає такі операції: монтування посуду, підготовка насіння і вирощування розсади, виготовлення живильних сумішей, спостереження та догляд за дослідами, ліквідація дослідів і аналіз результатів.

Монтування посуду. Для дослідів з водними культурами використовують скляний посуд, в якому добре спостерігати за ростом і розвитком кореневих систем рослин. Розмір посудин залежить від величини кореневої системи. Найчастіше для цих дослідів використовують скляні банки місткістю 1-3 л. Шийки банок повинні добре закриватися. Для цього виготовляють спеціальні кришки з корка або дерева, в яких роблять по три отвори: перший – для скляної трубки, через яку продувається повітря, другий – (у центрі) – для рослини і третій – для підпорки, до якої прив’язують рослину. Кришки краще робити з висувним сектором для зручного пересаджування рослини. Кришки перед закладанням дослідів парафінують. Оскільки скляний посуд пропускає світло, то його обов’язково обгортають світлонепроникною обгорткою з чорного паперу, а щоб живильний розчин не перегрівся, зверху чорної обгортки роблять ще одну – з білого паперу. Обидві обгортки повинні добре прилягати до банки (щоб не проникало світло) і разом з тим мають легко зніматись.

Підготовка насіння і вирощування розсади. З відібраного середнього зразка беруть 200-500 здорових на вигляд однорідних насінин, визначають енергію проростання і схожість. Потім насіння пророщують у чашках Петрі на фільтрувальному папері до утворення корінців 1,5-2 см завдовжки. Насіння можна пророщувати і в рулонній культурі. Для цього беруть довгу стрічку фільтрувального паперу, розкладають вздовж по ній насіння. Згортають у рулон, зав’язують нитками або гумовим кільцем і занурюють рулон у посудину з водою на 2-3 см, так щоб вода не вкривала насіння.

Відібране проросле насіння переносять у тимчасові посудини (0,5 л скляні банки, зверху накриті і зав’язані пропарафінованою марлею з отворами для корінців). Проростки висаджують в отвори так, щоб насінина залишалась на поверхні, а корінці були занурені в розчин. Ззовні банку обгортають подвійним шаром паперу. Коли на розсаді утворюються 2-3 справжніх листочки, рослини пересаджують на постійне місце у банки з живильними розчинами.

Виготовлення живильних сумішей. Заздалегідь складають схему досліду і тільки після цього виготовляють живильні розчини. Якщо за темою досліду треба вирощувати рослини на неповній живильній суміші, то для цього готують спеціальні розчини, з яких виключають той або інший елемент. При цьому елемент, який включено, замінюють іншим, так щоб концентрація розчину залишалась без змін. Якщо, наприклад, треба приготувати живильну суміш без азоту, міркують так. До складу живильної суміші І. Кнопа азот входить у вигляді солі Ca(NO)₂. При виключенні його з живильного розчину зв`язаний з NO₃^- катіон Ca ²⁺ повинен зберегтися в тій самій кількості. Ca(NO₃)₂ можна замінити CaSO₄^- 2H₂O. Для цього роблять простий підрахунок: визначають кількість кальцію в солі Ca(NO₃)₂ . Грам-молекула Ca(NO₃)₂ - 164 г містить Ca – 40,04 г, а в 1г Ca(NO₃)₂ – міститься Ca x г:

164г – 40,04г

1г – х.

Звідси

Х = ^{1 * 40,04} = 0,24 г Ca

¹⁶⁴

2. Далі визначають, яку кількість CaSO₄^- 2H₂O треба внести в живильну суміш, щоб зберегти таку кількість Ca, яка міститься в 1г Са(NО₃)₂.

Грам-молекула СаSO₄*2H₂O – 172,16 г містить Са – 40,04 г, а 0,24 г Са міститься в х г СаSO₄*2H₂O:

172,16 г – 40,04 г,

х г – 0,24 г.

Звідси

х = ^{172,16* 0,24} =1,03 г.

^40,04

Отже, замість 1 г Са(NО₃)₂, виключеного з живильної суміші І.Кнопа, треба взяти 1,03 г СаSO₄*2Н₂О, щоб концентрація розчину не змінилася. В цьому випадку живильний розчин без азота з додаванням мікроелементів матиме такий склад: СаSO₄*2H₂O – 1,03 г; КН₂РО₄ – 0,250 г; КСІ – 0,125 г; МgSO₄^-7H₂O; MnSO₄ – 0, 003 г; H₃BO₃ – 0, 003 г; FeCl – 5 крапель 1% -го розчину. Вода дистильована – 1л.

В цьому випадку склад живильної суміші без калію, з додаванням мікроелементів буде таким: Ca (NO₃)₂ – 1,00 г; NaH₂PO₄^-H₂O – 0,250 г; NaCl – 0,09г; MgSO₄^-7H₂O – 0,250 г; MnSO₄ – 0,003 г; H₃BO₃ – 0,003 г; FeCl₃ – 5 крапель 1%- го розчину; вода дистильована – 1 л.

Щоб приготувати розчин І. Кнопа без фосфору, треба KH₂PO₄ замінити на КCl. Розрахунки проводять аналогічно, як і для азоту та калію.

Склад живильного розчину без фосфору, з додаванням мікроелементів буде таким: Ca (NO₃)₂ – 1,00 г; KCl – 0,255 г; MgSO₄^-7H₂O – 0,250 г; MnSO₄ – 0,003 г; H₃BO₃ – 0, 003 г; ; FeCl – 5 крапель 1% -го розчину; вода дистильована – 1л.

Подібні розрахунки проводять при виключенні будь-якого елемента з живильного розчину. Для контролю виготовляють повну зрівноважену живильну суміш. Після закінчення підрахунків потрібну кількість солей відважують на аналітичних терезах, розчиняють у дистильованій воді, збовтують і розливають у приготовлений посуд. Універсальним індикатором визначають рН розчинів. Для більшості культур оптимальна рН середовища 5,5 – 6,5.

У змонтовані і заповнені живильними розчинами банки садять заздалегідь вирощену розсаду. В кожну посудину треба садити однакові рослини.

Посудини з водними культурами ставлять на постійне місце, систематично доглядають і спостерігають за ними аж до закінчення і ліквідації досліду.

Догляд за водними культурами. Регулярно (1 раз на тиждень) замінюють розчини, щодня з банки доливають води. Продувають розчини гумовою грушею протягом 3-5 хв або додають у розчини 2-3 краплі Н₂О₂. Раз на тиждень перевіряють рН середовища. Підкислюють слабкими розчинами лимонної кислоти або додають їдкого натру. Листки рослин миють раз на тиждень.

За дослідами проводять систематичні фенологічні спостереження і акуратно записують їх у щоденники.

Закінчення досліду. Під час спостережень і перед закінченням досліду бажано зробити фотографії. А під час ліквідації дослідів рослини різних варіантів ретельно охарактеризувати: виміряти об`єм кореневої системи, висоту стебла, площу листків, сиру і суху масу надземної і підземної частини, кількість продихів, визначити вміст цукрів, пігментів, сирої золи тощо.

Загальні середні результати дослідів записують за такою схемою:

Об`єкт

Варі анти досліду

Висота стебла,см

Об`єм коренів см3

Листя середнє

Маса, г/посудину

Вміст цукрів, % на сиру масу

Вміст пігментів, мг/% на сиру масу

Загальний вигляд рослин

Кількість

Площа, см2

Середня кількість продихів, см2

Стеб ло

Ко - рінь

сира

суха

сира

суха

Об`єкт

Варі анти досліду

Висота стебла,см

Об`єм коренів см3

Листя середнє

Маса, г/посудину

Вміст цукрів, % на сиру масу

Вміст пігментів, мг/% на сиру масу

Загальний вигляд рослин

Кількість

Площа, см2

Середня кількість продихів, см2

Стеб ло

Ко - рінь

сира

суха

сира

суха

Об`єкт

Варі анти досліду

Висота стебла,см

Об`єм коренів см3

Листя середнє

Маса, г/посудину

Вміст цукрів, % на сиру масу

Вміст пігментів, мг/% на сиру масу

Загальний вигляд рослин

Кількість

Площа, см2

Середня кількість продихів, см2

Стеб ло

Ко - рінь

сира

суха

сира

суха

Об`єкт

Варі анти досліду

Висота стебла,см

Об`єм коренів см3

Листя середнє

Маса, г/посудину

Вміст цукрів, % на сиру масу

Вміст пігментів, мг/% на сиру масу

Загальний вигляд рослин

Кількість

Площа, см2

Середня кількість продихів, см2

Стеб ло

Ко - рінь

сира

суха

сира

суха