| |
Objectius
Aquesta pràctica consta de dues parts:
L' objectiu de la primera part és aprendre a calibrar el sensor
d' oxigen per a mesures d' oxigen dissolt en aigua.
A la segona part s'utilitza el sensor d' oxigen calibrat prèviament
i els objectius són:
- Observar com la llum determina l' activitat de les plantes.
- Mesurar com la fotosíntesi fa variar la quantitat d' oxigen
dissolt en aigua.
|
| |
|
| |
A. Calibratge del sensor d' oxigen
per a l'ús en aigua / solucions aquoses (100 % DO2) |
| |
|
| |
Oxigen dissolt en aigua destil·lada
saturada d' aire |
| |
|
 |
Un altre mètode de calibració d'oxígen
similar a aquest però en unitats de mg/L (ppm) està descrit
en l'enllaç: Oxigen dissolt en aigua
destil·lada saturada d' aire (mg/L) |
| |
|
 |
Introducció |
| |
Tipus de
calibratges
El sensor d' oxigen es pot calibrar a dos punts o nivells:
- Punts d' oxigen dissolt en aigua destil·lada saturada d'
aire
- Punt 0 d' oxigen
En aquest experiència veureu com es pot ajustar el sensor d'
oxigen en tant per cent utilitzant aigua destil·lada saturada
d' aire dins d'un erlenmeyer a un tipus de calibratge que ja està
prèviament definit a la consola MultiLog.
|
| |
El sensor d' oxigen dissolt es compon d'un elèctrode
sensible a l' oxigen i d'una unitat de processament (anomenada adaptador).
| Parts del sensor |
| |
| 
|
| El càtode de platí i
l' ànode de referència Ag/AgCl estan separats de la
mostra que es vol mesurar per una membrana plàstica semipermeable.
La membrana semipermeable, que s' omple de solució
electrolítica de KCl, deixa fluir l' oxigen i evita
el pas de la majoria dels ions.
L' oxigen es redueix a l' elèctrode de platí i la
plata s' oxida a l' elèctrode de referència (ànode).
- càtode ......1/2 O2
+ H2O + 2e- = 2OH- ............(reducció
de l' oxigen)
- ànode ..................Ag
+ Cl- = AgCl + e- ....
. . (oxidació de la plata)
Segons les reaccions anteriors, el corrent elèctric que
es generarà entre els elèctrodes serà proporcional
al ritme de difusió de l' oxigen a través de la membrana
semipermeable, i alhora a la concentració d' oxigen dissolt
a la mostra o a la pressió parcial de l' oxigen en el cas
de l'aire. |
Funcions de l' adaptador
- Converteix el senyal de corrent en un voltatge
proporcional.
- Efectua la compensació de temperatura.
- Mitjançant el seu cargol ajustador permet
calibrar i graduar la sortida de corrent segons el tipus de mostra (oxigen
dissolt o oxigen en aire) perquè el MultiLog ho pugui llegir
correctament.
Funcions del MultiLog
La consola llegeix i amplifica el senyal elèctric
que li envia l' adaptador. |
| |
|
 |
Material i equipament |
| |
|
| |
| Equipament
MultiLog
- Consola
- Font d' alimentació
|
|
|
|
| |
| |
- Taps amb membrana semipermeable
|
|
- Tela d'esmeril per polir
els elèctrodes
|
| |
 |
- Adaptador del sensor d'oxigen
|
 |
- Dissolució electrolítica de KCl amb tap aplicador
|
|
| |
|
 |
Procediment |
| |
|
| |
1. Preparació del sensor
d' oxigen dissolt |
| |
|
| |
| |
- Subjecteu el mòdul de la membrana
en posició vertical i ompliu-la fins a la meitat amb la
solució electrolítica.
- Cal assegurar-se que no hi queden bombolles
atrapades.
- Comproveu que l' elèctrode estigui
net i sense restes de greix.
- Si cal, netegeu-lo amb aigua destil·lada i eixugueu-lo
|
| |
|
| |
| |
- Subjecteu l' elèctrode en posició
vertical mirant cap avall i cargoleu el mòdul de la membrana
fins que la solució electrolítica vessi.
- Descargoleu-lo una mica per alliberar pressió.
- Per acabar, torneu a cargolar completament
la membrana a l'elèctrode fins que quedi totalment just,
però evitant que la membrana
semipermeable quedi pressionada pel càtode i que no sobresurti
del tap de plàstic.
|
|
| |
|
| |
- Poseu 75 ml d' aigua destil·lada en un un erlenmeyer
de 250 ml i introduïu-hi el sensor.
- Endolleu la font d' alimentació a la consola, connecteu
el sensor al sòcol I/O 1 i poseu-la en marxa
 .
- Espereu 30 minuts perquè l' elèctrode es
polaritzi.
- Noteu que al final el MultiLog indica un valor estable.
|
| |
| |
|
| Al cap d'aquesta mitja hora,
el sensor està apunt per ser calibrat o bé per prendre
mesures. |
|
| |
|
 |
2. Calibratge |
| |
|
| |
Configuració del MultiLogPRO |
| |
|
| |
- Obriu la consola .
- Connecteu-la al port USB de l'ordinador i a la font d' alimentació.
- Amb
desplaceu-vos fins a Configuració sistema  .
Premeu Enter  .
- Apareix la pantalla següent:
- Amb
seleccioneu Mode: 8 entrades.
- Premeu
i seleccioneu Neteja memòria.
Premeu
i apareixerà el missatge Memòria neta!
- Premeu
per tornar al menú principal.
- Endolleu el sensor d' oxigen a l' adaptador per l' extrem que té
el cargol ajustador.
- Connecteu l' adaptador al port I/O 1 de la consola mitjançant
el cable corresponent.
- Amb
premeu Configura
 .
- Premeu
i noteu que el cursor us indica l' entrada 1 (En-1).
- Amb
i
desplaceu-vos fins que us aparegui En-1:
Oxy 125 %.
- Seleccioneu aquest sensor prement .
- Obriu el menú Inici
 .
|
| |
|
| |
Ajustament del sensor al nivell
d' oxigen |
| |
|
| |
- Agiteu vigorosament una mostra d' aigua destil·lada en
un flascó d' erlenmeyer durant uns minuts fins que l' aire
de sobre la solució estigui saturat amb vapor d' aigua.
- Situeu l' elèctrode aproximadament a un centímetre
per damunt de l' aigua, tal com es pot veure a la fotografia.
|
| |
| |
|
| |
|
| |
| Consola |
|
|
|
Adaptador amb botó
ajustador |
|
|
| |
- Premeu Endavant
per començar la recopilació de dades.
- Gireu el botó ajustador de l' adaptador fins que el MultiLog
registri el 100 %.
|
| |
|
 |
- El calibratge en aigua
destil·lada saturada d' aire és equivalent al calibratge
en aire saturat de vapor d' aigua. En qualsevol dels dos casos anteriors
la dissolució de clorur de potassi de l'electrode queda saturada
d' oxígen.
Quan la calibració es fa a l'aire, ens assegurem que la dissolució
de clorur de potassi queda saturada en oxígen, ja que la pressió
parcial de l'oxígen a l'aire es suficient per saturar la dissolució
de dins del mòdul de la membrana. D'altre banda disposar d' aigua
completament saturada en oxígen per fer la calibració
és bastant més difícil.
- Per a solucions aquoses, sempre s'ha de
calibrar el sensor.
|
| |
|
| |
Amb aquestes operacions heu acabat el calibratge
del sensor d' oxigen i podeu passar a la part següent. |
| |
|
|
- El calibratge s'ha de dur a terme de manera
regular. I si s' usa regularment i es requereix molta precisió,
cal reemplaçar la substància electrolítica.
|
| |
|
|
Si es vol
afinar més, es pot fer el calibratge amb la consola endollada a
l'ordinador i fer els ajustaments corresponents des del programa MultiLab.
Així mateix, si feu el calibratge amb el MultiLab,
podeu escollir les unitats de calibratge mg/l, ppm, tant per cent o qualsevol
altra que us interessi.
Per a la majoria d'usos a les vostres aules, ja és
suficient el mètode que heu seguit. |
| |
|
|
Altres calibratges |
| |
|
| |
1. Calibratge del punt
0 d' oxigen |
| |
|
| |
Aquest mètode es fa servir per calibrar
el sensor mitjançant dos punts de referència, el 0 d' oxigen
i el 100 % d' oxigen en aire saturat.
Per això cal utilitzar el MultiLab i la dissolució de sulfit
de sodi (Na2SO3) 2,0 M que en algun model de sensor subministra el mateix
fabricant. |
| |
|
| |
2. Calibratge d' oxigen dissolt en l' aire |
| |
|
| |
Si per a algun
experiment necessiteu calibrar el sensor d' oxigen per a l'ús en
aire, procedireu igual que en el cas anterior, tenint en compte les diferències
següents:
- Al menú Configura
desplaceu-vos
i
fins que aparegui En-1:
O2 25 %.
- Obriu el menú Inici .
- Situeu el sensor d' oxigen en un lloc força ventilat.
- Premeu Endavant
per començar la recopilació de dades.
- Gireu el botó ajustador de l' adaptador fins que el MultiLog
registri el 20 %.
|
| |
|
 |
| |
|
| |
B. FOTOSÍNTESI IN VITRO |
| |
Vida en un aquari |
| |
|
|
Introducció |
| |
La majoria dels éssers
vius necessiten oxigen per respirar. Tots hem vist rius sense oxigen on
la vida ha desaparegut. La producció i el consum d' oxigen per
part dels animals i les plantes constitueix un bon exemple d'un equilibri
delicat.
Les plantes produeixen (i també consumeixen) oxigen
que no es pot detectar amb facilitat. Un sensor d' oxigen ajuda a "veure"
l' oxigen. Un sensor de llum permet controlar quan és de dia i
quan és de nit, atès que la llum és un factor necessari
per a la fotosíntesi. |
| |
|
|
Material i equipament |
| |
|
| |
| Equipament
MultiLog:
- Consola
- Font d' alimentació
- Sensor de llum
- Sensor d' oxigen i taps amb membrana
- Dissolució electrolítica
- Adaptador del sensor d' oxigen
- Suport
- Nous
- Barreta metàl·lica
- Pinces
|
Reactius
i altres materials:
- Peixera
- Aigua de l' aixeta
- Aigua mineral
- Sorra d' aquari
- Planta d' aquari
|
|
|
| |
|
 |
Plantejament d' hipòtesis
i disseny de l' experiment |
| |
|
| |
Com creieu que variarà
la producció d' oxigen en relació amb el cicle diürn? |
| |
|
|
Procediment |
| |
|
| |
Muntatge de
l' experiència |
| |
|
| |
- Esbandiu bé la sorra per evitar la terbolesa.
- Poseu tres dits de sorra al fons de la peixera.
- Enterreu-hi les arrels de la planta.
- Ompliu la peixera amb aigua (50 % mineral i 50 % de l' aixeta).
- Munteu els sensors de nivell de llum i d' oxigen, tal com es
mostra a la fotografia.
- Procureu que la càpsula del sensor d' oxigen estigui
submergida en l' aigua.
|
| |
|
| |
|
|
Situeu el muntatge en un lloc ben il·luminat
i a cobert de la pluja. |
| |
|
|
Configuració
del MultiLog |
| |
|
| |
Les orientacions per
configurar la captació corresponen a un període de 3 dies.
Si voleu fer una captació més llarga, heu de calcular els
valors adients. |
| |
|
| |
- Obriu el recol·lector .
- Endolleu el sensor d' oxigen al sòcol I/O
1.
- Endolleu el sensor d'intensitat lluminosa 0-130
klx al sòcol I/O 2.
- Amb
desplaceu-vos fins a Configuració sistema .
Premeu Enter .
- Apareix la pantalla següent:
- Amb
seleccioneu Mode: 8 entrades.
- Premeu
i netegeu la memòria. Premeu
i apareixerà el missatge Memòria neta!
- Premeu
per tornar al menú principal.
- Premeu Configura ;
noteu que a En-1 indica el sensor Oxy 125 % i a En-
2 el sensor Llum 0-130 kl.
- Amb
seleccioneu:
- VELOCITAT =
cada minut
- MOSTRES = 5.000
- DISPLAY = numèric
|
| |
|
|
Enregistrament i
transformació de dades |
| |
|
| |
Captació de dades |
| |
- Premeu
per posar en marxa la captació.
- Al cap de tres dies premeu
per aturar la captació.
|
| |
|
| |
Descàrrega de les dades |
| |
|
| |
Seguiu els passos
següents per descarregar les dades i analitzar-les:
- Connecteu el captador de dades al port USB de l'ordinador i a la font
d' alimentació.
- Obriu la consola amb
 .
- Obriu el programa MultiLab
i tanqueu totes les finestres menys la de gràfic.
- Mitjançant la icona Descarrega
o bé clicant a Enregistrador | Descarrega a la mateixa
barra de menús, descarregueu les dades.
|
|
Heu d'obtenir
un gràfic semblant a aquest: |
| |
|
| |
|
| |
- Noteu que:
- Les dades d' oxigen tenen moltes puntes i el seu rang va del
50 % al 85 %, aproximadament.
- Algunes de les dades de llum tenen el pic partit i les últimes
tenen un forma més estreta. A més, el seu rang va
de 0 a 12 klx, aproximadament.
- Les unitats de temps estan en minuts i segons.
|
| |
|
| |
Transformació de les dades |
| |
|
| |
Per poder millorar l' aspecte de les gràfiques,
es poden canviar les escales, suavitzar les gràfiques i canviar
les unitats de temps.
Per fer-ho, seguireu els passos següents: |
| |
|
| |
- Cliqueu a Propietats
de la barra d' eines de gràfic i us apareixerà la
pantalla següent, en la qual estan indicades la data i l'
hora d' inici i acabament de l' experiència.
|
 |
- Premeu Escull traçat i activeu
Oxigen I/O-1.
|
| |
|
 |
.
- Desmarqueu Autoescalat.
- Introduïu els marges Min: 45.00 i Max: 85.00
de l'escala en què es representaran
les dades d' oxigen.
- La finestra tindrà l' aspecte següent:
|
| |
|
 |
- Aneu Escull traçat i activeu Llum I/O-2
- Desmarqueu Autoescalat
- Introduïu els marges min: 0.00 i Max: 12.00 de
l'escala en què es representaran les dades de llum.
- La finestra tindrà l' aspecte següent.
|
| |
|
 |
- Obriu Escull traçat i activeu Temps.
- Activeu la pestanya Unitat i us apareixerà
la pantalla que teniu al costat.
- A Prefix escolliu Data
o bé HH:MM:SS,
segons preferiu.
- Premeu D' acord.
- Noteu que ara la gràfica ha canviat a una forma com la
que es mostra a continuació:
|
| |
|
| |
|
| |
 |
| |
|
| |
- Feu dos clic amb el botó esquerre del ratolí damunt
la gràfica vermella de l' oxigen:
apareix un cursor al seu damunt.
- Premeu Més suau
i feu clic fins que la gràfica adopti l' aspecte que us sembli
més adient.
- Premeu Commuta primer cursor
i desapareix el cursor
|
| |
- Inseriu un cursor damunt la gràfica blava de la llum.
- Premeu Més suau
i feu clic fins que la gràfica adopti l' aspecte que us sembli
més adient.
- Premeu Commuta primer cursor :
desapareix el cursor.
|
| |
|
| |
- Noteu que ara la gràfica ha canviat a una forma com la que
es mostra a continuació:
|
| |
|
| |
 |
| |
|
| |
- Feu clic en Edita gràfic
i a la finestra corresponent al Gràfic 1 aneu a la
casella Títol gràfic i doneu-hi el nom Oxigen
dissolt en un aquari.
- Afegiu el gràfic al projecte
 .
|
| |
|
|
- Obriu el menú Arxiu|Anomena i desa
i deseu aquest projecte a la carpeta m5b amb el nom de m5b_e3a:
més endavant l'enviareu al tutor/a.
|
| |
|
 |
Anàlisi de dades
i conclusions experimentals |
| |
|
| |
A partir de la gràfica
responeu les preguntes següents:
- Quants pics observeu al gràfic i a què creieu que corresponen?
- En quin moment del dia es produeixen els màxims?
- Per què els pics de llum presenten diferents alçades?
- A què creieu que pot ser degut el tall que apareix als dos
primers pics de la llum?
- Coincideixen els màxims de nivell d' oxigen i de llum? Si no,
a què pot ser degut?
- En quin moment del dia produeixen més oxigen les plantes? I
menys?
|
| |
|
|
Aplicació dels resultats i ampliació
de coneixements |
| |
|
| |
L' oxigen que generen les plantes aquàtiques
és consumit per elles mateixes, els peixos i altres éssers
vius.
Si voleu, podeu repetir l' experiència posant algun peix dins
la peixera i comparant-ne els resultats. |
| |
|
|
Perquè els peixos puguin viure
en una peixera, cal que el pH de l' aigua estigui entre 7,5 i 8. Per això
es posa el 50 % d' aigua mineral i el 50 % d' aigua de l' aixeta.
Si voleu, ho podeu controlar amb el sensor de pH i, si cal, corregir-ho
afegint-hi més aigua mineral, que fa baixar el pH, o bé
aigua de l' aixeta, que el fa pujar. Això és vàlid
per a zones d' aigües dures, com és la major part de Catalunya. |
| |
|
| |
| Descàrrega de la pràctica
en format Word |
 |
|
| |
|
|
Recordeu
que la practica 4 és opcional. |
| |
|
|
| |
|
|
MANTENIMENT DE L' ELÈCTRODE
- Retireu la coberta de la membrana semipermeable i esbandiu l'interior
i l' exterior d'aquesta coberta.
- Eixugueu-la i deseu-la a la capsa.
- Esbandiu i eixugueu també els elements interns exposats
de l' ànode i el càtode.
- Tapeu l' elèctrode amb el caputxó protector i deseu-lo
a la capsa.
|
| |
|
| |
Si el càtode i l' ànode
es mostren descolorits i rovellats, els heu de polir, cosa que cal fer com
a màxim un cop l' any. |
| |
 |
- Elèctrode oxidat
després d'un període llarg d'ús i emmagatzematge.
|
| |
- Humitegeu el paper esmeril amb aigua destil·lada.
- Traceu un moviment circular, procurant fer poca pressió,
i poliu l' elèctrode fins a restablir la brillantor.
- Esbandiu-lo amb aigua destil·lada.
|
| |
 |
- Elèctrode
net després d' haver-lo polit.
|
|
| |
|
|
Un poliment intensiu pot
malmetre els elements interns del sensor. |
| |
|
| |
Substitució
de la coberta plàstica de la membrana |
| |
El plàstic de la membrana
cal substituir-lo cada 6 mesos si s' usa contínuament. De fet,
es recomana la substitució de la coberta de plàstic quan
el sensor deixa de respondre ràpidament durant el calibratge o
la mesura d' oxigen dissolt. |
| |
|
|
L'ús del sensor en
mostres no aquoses o que continguin olis, greixos o agents aïllants
provoca una reducció ràpida de la vida de la membrana |
| |
Recordeu que la pràctica
4 és opcional |
| |
|
|
| |
|
| |
|
