Praktische biologie

Klaspracticum of demonstratie

Waterstofperoxide (H2O2) is een bijproduct van de ademhaling en wordt in alle levende cellen gemaakt. Waterstofperoxide is schadelijk en moet worden verwijderd zodra het in de cel wordt geproduceerd. Cellen maken het enzym catalase aan om waterstofperoxide te verwijderen.

Dit onderzoek kijkt naar de snelheid van de zuurstofproductie door de catalase in gepureerde aardappel als de concentratie van waterstofperoxide varieert. De zuurstof die in 30 seconden wordt geproduceerd, wordt opgevangen boven water. Daarna wordt de reactiesnelheid berekend.

Organisatie van de les

U kunt dit onderzoek uitvoeren als demonstratie bij twee verschillende concentraties, of met groepjes leerlingen die elk met een andere concentratie waterstofperoxide werken. Individuele leerlingen kunnen dan de tijd krijgen om herhaalgegevens te verzamelen. Groepjes van drie zouden kunnen werken aan het verzamelen van resultaten voor 5 verschillende concentraties en de rollen van manipulator van het apparaat, lezer van de resultaten en notulist kunnen afwisselen. Door de resultaten van de klas naast elkaar te leggen en te vergelijken, kunnen de leerlingen op zoek gaan naar afwijkende en inconsistente gegevens.

Apparatuur en chemicaliën

Gezondheid & Veiligheids- en technische aanwijzingen

Draag oogbescherming en bedek kleding bij het werken met waterstofperoxide.
Was spatten van gepureerde aardappel of peroxide onmiddellijk van de huid.
Wees bedacht op drukopbouw als reactievaten verstopt raken.
Voorzichtig met het plaatsen van de stop in de erlenmeyer – deze moet goed aansluiten, dus druk en draai de stop voorzichtig in.

1 Waterstofperoxide: (Zie CLEAPSS Hazcard) Oplossingen kleiner dan 18 vol zijn LOW HAZARD. Oplossingen in concentraties van 18-28 vol zijn IRRITANT. Wees voorzichtig bij het verwijderen van de dop van de reagensfles, omdat er zich binnenin gasdruk kan hebben opgebouwd. Onmiddellijk voor gebruik verdunnen en in een schone bruine fles doen, omdat door verdunning ook de ontledingsremmer verdund wordt. Bewaar in bruine flesjes omdat waterstofperoxide in het licht sneller wordt afgebroken. Gooi alle ongebruikte oplossing weg. Doe de oplossing niet terug in voorraadflessen, want verontreinigingen kunnen ontleding veroorzaken en de voorraadfles kan na verloop van tijd ontploffen.

2 Gepureerde aardappel kan de huid van sommige mensen irriteren. Maak voor elke les verse, want de catalase-activiteit vermindert merkbaar na 2/3 uur. Misschien moet u water toevoegen om het minder stroperig en gemakkelijker te gebruiken te maken. Schijfjes aardappel reageren te langzaam.

3 Als de belletjes uit de rubberen slang te groot zijn, steek dan een glazen pipet of een glazen slangetje in het uiteinde van de rubberen slang.

Werkwijze

Veiligheid: Draag oogbescherming en bescherm kleding tegen waterstofperoxide. Spatten peroxide en aardappelpuree zo snel mogelijk van de huid spoelen.

Voorbereiding

a Maak vlak voor de les net genoeg verdunde waterstofperoxide. Zet klaar in bruine flessen (noot 1).

b Maak voor elke les verse aardappelpuree (noot 2).

c Maak 2-holige bungs zoals beschreven in apparatenlijst en in schema.

Onderzoek

d Meet met de grote injectiespuit 20 cm3 gepureerde aardappel af in de erlenmeyer.

e Zet de stop stevig in de erlenmeyer – voorzichtig draaien en duwen.

f Vul de trog, kom of gootsteen voor de helft met water.

g Vul de maatcilinder van 50 cm3 met water. Draai hem om over de bak met water, met het open uiteinde onder het wateroppervlak in de kom, en met het uiteinde van de rubberen slang in de maatcilinder. Klem hem vast.

h Meet 2 cm3 waterstofperoxide af in de 2 cm3 spuit. Zet de spuit op zijn plaats in de stop van de kolf, maar druk de zuiger niet meteen in.

i Controleer of de rubberen slang veilig in de maatcilinder zit. Druk de zuiger op de spuit in en start onmiddellijk de stopklok.

j Noteer na 30 seconden het zuurstofvolume in de maatcilinder in een geschikte tabel met resultaten. (Notitie 3.)

k Leeg de erlenmeyer en spoel hem om. Meet er opnieuw 20 cm3 gepureerde aardappel in af. Zet het apparaat weer in elkaar, vul de maatcilinder opnieuw en herhaal van g tot j met een andere concentratie waterstofperoxide. Gebruik een maatcilinder van 100 cm3 voor concentraties waterstofperoxide van meer dan 20 vol.

l Bereken de snelheid van de zuurstofproductie in cm3/s.

m Zet de snelheid van de zuurstofproductie uit tegen de concentratie waterstofperoxide.

Leeraanwijzing

Let op de eenheden voor het meten van de concentratie waterstofperoxide – dit zijn geen SI-eenheden. 10 vol waterstofperoxide produceert 10 cm3 zuurstof uit elke cm3 die ontleedt.(Noot 1.)

In deze procedure zal 2 cm3 van 10 vol waterstofperoxide 20 cm3 zuurstof vrijmaken als de reactie volledig is. Er wordt telkens 2 cm3 vloeistof aan de kolf toegevoegd. Als het apparaat lekvrij is, moet dus 22 cm3 water in de maatcilinder met 10 vol waterstofperoxide worden verplaatst. Zuurstof is oplosbaar in water, maar lost bij normale kamertemperatuur slechts langzaam in water op.

Gebruik deze informatie als controle van de practicumopstelling. Waarden onder 22 cm3 wijzen erop dat zuurstof is ontsnapt, of dat de waterstofperoxide niet volledig heeft gereageerd, of dat de waterstofperoxideconcentratie niet is zoals verwacht. Vraag de leerlingen uit te leggen hoe waarden van meer dan 22 cm3 kunnen ontstaan.

Een fout van ± 0,05 cm3 bij het afmeten van 30 vol waterstofperoxide kan een fout van ± 1,5 cm3 in de zuurstofproductie opleveren.

Lever bevat ook katalase, maar het hanteren van slachtafval is controversiëler bij leerlingen en brengt een groter hygiënerisico met zich mee. Bovendien is de reactie zo krachtig dat stukjes lever door de bellen van het mengsel in de afleverbuis terecht kunnen komen.

Als het verzamelen van het gas boven water ingewikkeld is, en je hebt toegang tot een 100 cm3 gasspuit, dan zou je het gas daarin kunnen opvangen. Zorg ervoor dat je de gasspuit goed maar voorzichtig vastklemt.

De reactie is exotherm. De leerlingen kunnen de warmte merken als ze hun handen op de erlenmeyer leggen. Welke invloed heeft dit op de resultaten?

Gezondheid en veiligheid gecontroleerd, september 2008

Downloads

Download het leerlingenblad Onderzoek naar een enzymgestuurde reactie: katalase en waterstofperoxideconcentratie (67 KB) met vragen en antwoorden

Weblinks