Biologia pratica

Pratica di classe o dimostrazione

Il perossido di idrogeno (H2O2) è un sottoprodotto della respirazione ed è prodotto in tutte le cellule viventi. Il perossido di idrogeno è dannoso e deve essere rimosso non appena viene prodotto nella cellula. Le cellule producono l’enzima catalasi per rimuovere il perossido di idrogeno.

Questa indagine osserva il tasso di produzione di ossigeno da parte della catalasi nella patata passata al variare della concentrazione di perossido di idrogeno. L’ossigeno prodotto in 30 secondi viene raccolto sull’acqua. Poi viene calcolato il tasso di reazione.

Organizzazione della lezione

Si potrebbe eseguire questa indagine come dimostrazione a due diverse concentrazioni, o con gruppi di studenti che lavorano ciascuno con una diversa concentrazione di perossido di idrogeno. I singoli studenti potrebbero poi avere il tempo di raccogliere dati ripetuti. Gruppi di tre persone potrebbero lavorare per raccogliere risultati per 5 diverse concentrazioni e ruotare i ruoli di manipolatore di apparecchi, lettore di risultati e scriba. La raccolta e il confronto dei risultati della classe permette agli studenti di cercare dati anomali e incoerenti.

Apparecchiature e prodotti chimici

Salute & Note tecniche e di sicurezza

Indossare una protezione per gli occhi e coprire i vestiti quando si maneggia il perossido di idrogeno.
Lavare immediatamente gli schizzi di purea di patate o di perossido dalla pelle.
Stare attenti all’aumento di pressione se i recipienti di reazione si bloccano.
Fare attenzione nell’inserire il tappo nella beuta – deve essere ben stretto, quindi spingere e girare il tappo con cura.

1 Perossido di idrogeno: (Vedi CLEAPSS Hazcard) Soluzioni inferiori a 18 vol sono a BASSO PERICOLO. Soluzioni a concentrazioni di 18-28 vol sono IRRITANTI. Fare attenzione quando si rimuove il tappo del flacone del reagente, poiché all’interno potrebbe essersi accumulata pressione di gas. Diluire immediatamente prima dell’uso e mettere in una bottiglia marrone pulita, perché la diluizione diluisce anche l’inibitore di decomposizione. Conservare in bottiglie marroni perché il perossido di idrogeno si degrada più velocemente alla luce. Scartare tutta la soluzione inutilizzata. Non rimettere la soluzione nelle bottiglie di riserva, perché i contaminanti possono causare la decomposizione e la bottiglia di riserva può esplodere dopo un certo tempo.

2 La patata in purea può irritare la pelle di alcune persone. Preparatelo fresco per ogni lezione, perché l’attività della catalasi si riduce notevolmente dopo 2/3 ore. Potrebbe essere necessario aggiungere acqua per renderla meno viscosa e più facile da usare. I dischi di patata reagiscono troppo lentamente.

3 Se le bolle del tubo di gomma sono troppo grandi, inserire una pipetta di vetro o un tubo di vetro all’estremità del tubo di gomma.

Procedura

SICUREZZA: Indossare una protezione per gli occhi e proteggere i vestiti dal perossido di idrogeno. Sciacquare gli schizzi di perossido e di purea di patate dalla pelle il più velocemente possibile.

Preparazione

a Preparare abbastanza perossido di idrogeno diluito appena prima della lezione. Sistematelo in bottiglie marroni (Nota 1).

b Preparate il purea di patate fresco per ogni lezione (Nota 2).

c Preparate i bungs a 2 fori come descritto nella lista degli apparecchi e nello schema.

Indagine

d Usare la siringa grande per misurare 20 cm3 di patate pure nella beuta.

e Metti il tappo saldamente nella beuta – gira e spingi con attenzione.

f Riempi per metà il trogolo, la ciotola o il lavandino con acqua.

g Riempi il cilindro di misura da 50 cm3 con acqua. Invertirlo sopra il trogolo d’acqua, con l’estremità aperta sotto la superficie dell’acqua nella ciotola e con l’estremità del tubo di gomma nel cilindro di misura. Morsetto in posizione.

h Misura 2 cm3 di perossido di idrogeno nella siringa da 2 cm3. Mettere la siringa in posizione nel tappo del pallone, ma non spingere subito lo stantuffo.

i Controllare che il tubo di gomma sia al sicuro nel cilindro di misura. Spingere lo stantuffo della siringa e avviare immediatamente il cronometro.

j Dopo 30 secondi, annotare il volume di ossigeno nel cilindro di misura in una tabella dei risultati adatta. (Nota 3.)

k Svuotare e sciacquare la beuta. Misurare in essa altri 20 cm3 di purea di patate. Rimontare l’apparecchio, riempire di nuovo il cilindro di misura e ripetere da g a j con un’altra concentrazione di perossido di idrogeno. Usa un cilindro di misura da 100 cm3 per concentrazioni di perossido di idrogeno superiori a 20 vol.

l Calcola il tasso di produzione di ossigeno in cm3/s.

m Traccia un grafico del tasso di produzione di ossigeno contro la concentrazione di perossido di idrogeno.

Note didattiche

Nota le unità di misura della concentrazione di perossido di idrogeno – queste non sono unità SI. Il perossido di idrogeno a 10 vol produrrà 10 cm3 di ossigeno da ogni cm3 che si decompone.(Nota 1.)

In questa procedura, 2 cm3 di perossido di idrogeno a 10 vol rilasceranno 20 cm3 di ossigeno se la reazione si completa. Si aggiungono ogni volta 2 cm3 di liquido nella beuta. Quindi, se l’apparato è senza perdite, 22 cm3 di acqua dovrebbero essere spostati nel cilindro di misura con 10 vol di perossido di idrogeno. L’ossigeno è solubile in acqua, ma si scioglie solo lentamente in acqua a temperature ambiente normali.

Usa questa informazione come controllo dell’impostazione pratica. Valori inferiori a 22 cm3 mostrano che l’ossigeno è sfuggito, o che il perossido di idrogeno non ha reagito completamente, o che la concentrazione di perossido di idrogeno non è quella prevista. Chiedete agli studenti di spiegare come potrebbero verificarsi valori superiori a 22 cm3.

Un errore di ± 0,05 cm3 nella misurazione di 30 vol di perossido di idrogeno potrebbe fare un errore di ± 1,5 cm3 nella produzione di ossigeno.

Anche il fegato contiene catalasi, ma maneggiare le frattaglie è più controverso per gli studenti e introduce un maggiore rischio igienico. Inoltre, la reazione è così vigorosa che le bolle di miscela possono portare pezzi di fegato nel tubo di erogazione.

Se raccogliere il gas in acqua è complicato, e si ha accesso a una siringa da 100 cm3 di gas, si potrebbe raccogliere il gas in quella. Assicuratevi di bloccare la siringa di gas saldamente ma con attenzione.

La reazione è esotermica. Gli studenti possono notare il calore se mettono le mani sulla beuta. Come influenzerà i risultati?

Salute e sicurezza controllate, settembre 2008

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Scarica il foglio dello studente Indagare una reazione controllata da un enzima: catalasi e concentrazione di perossido di idrogeno (67 KB) con domande e risposte

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