|
|
|
  
|
MAÏS Een vergelijkend onderzoek tussen de volledige voeding en een stikstofloze cultuur Ronald van Aken Lukas van der Bel Yurriaan van Duyn M2LA
Rijn IJssel College unit Laboratoriumtechniek Voorwoord Dit is het verslag gaat over de gebrekverschijnselen bij maïs is gemaakt door de studenten R. v. Aken, Y. v. Duyn en L. v.d. Bel van de Rijn IJssel College uit M2LA en is in opdracht van de docenten biologie, chemie en Nederlands. Dit verslag is bedoeld voor geïnteresseerden. Tot slot wil ik de dhr. Van Laar bedanken voor zijn hulp bij het verrichten van de biologische proeven, dhr. Van Prooyen voor zijn hulp bij het verrichten van de chemische experimenten en dhr. Goldsmidt voor zijn hulp bij het tot stand komen van dit verslag. INHOUDSOPGAVE: H 1 Inleiding blz. 1 H 2 Werkwijze en benodigdheden blz. 2 gebrekverschijnselenproef blz. 4 H 4 Conclusie blz. 6 Literatuurlijst blz. 7 Bijlage I blz. 9 Bijlage II blz. 10 Bijlage III blz. 13 Bijlage IV blz. 18 Kort samengevat gaat dit verslag over het project gebreksversijnslen. In dit project hebben we bekeken wat er gebeurt als je een bepaalde voedingsbron weg laat. In ons geval is dat stikstof (N). als eerste hebben we 20 kleine maïs plantjes in een hydrocultuur gezet en dat dus geen stikstof bevatte. Om de twee weken en dat voor 8 weken lang hebben we er steeds drie geoogst en bekeken wat voor en gebreken ze hebben vertoond en vergeleken met andere groepen die andere stoffen hebben weggelaten. Ook hebben we elke week de hydrocultuur getest op electrische geleidbaarheid en de pH gemeten. Wat is gebleken is dat als je stikstof weglaat dan komt er necrosis in hoge maten voor. De pH steeg en de EGV daalde drastisch. Daarbij bleven de plantjes erg klein en een aantal gingen dood. In tegen stelling tot de volledige voedingsoplossing die het veel beter heeft gedaan. En ook veel beter is gegroeid. Kortom maïs heeft dus wel degelijk stikstof nodig.
Inleiding Dit werkstuk gaat over maïs, de groei en de voedingstoffen die een maïsplant nodig heeft. In de biologiepractica hebben wij een voedingsoplossing gemaakt. Maar aan deze voedingsoplossing is geen stikstof toegevoegd. Vervolgens hebben de maïsplanten er in gezet en een aantal weken in de gaten gehouden. De metingen en waarnemingen zijn bijgehouden in ons labjournaal. Het doel van de practica is dat er een verslag over de ontwikkeling van de maïsplanten geschreven wordt Dit wordt beoordeeld door de biologieleraar en de leraar Nederlands, het belang van de proef zelf is om er achter te komen welken stoffen de planten nodig hebben en wat het gevolg is als er een stof ontbreekt. Daarom zal eerst wat informatie volgen waarvoor stikstof in een plant gebruikt wordt en wat de gevolgen waarschijnlijk zullen zijn. Stikstof is een belangrijk onderdeel voor het maken van eiwitten, nucleïnezuren, chlorofyl en moleculen die een belangrijke rol bij de stofwisseling spelen. Stikstof komt in veel verbindingen voor. Er zijn maar een paar soorten verbindingen die een plant kan opnemen. De belangrijkste is NO3- maar ook NH4+ kan opgenomen worden. Als er te weinig of zelfs geen stikstof aanwezig is dan zullen de volgende dingen bij de plant gebeuren. Er zal een vermindering in groei plaats vinden, omdat de celdeling langer gaat duren. De planten zullen niet volledig ontwikkelen en klein blijven. Omdat er geen of minder chlorofyl wordt aangemaakt (chlorofyl is een belangrijke stof voor de fotosynthese) zal de fotosynthese achteruit gaan hierdoor zullen er gele bladeren ontstaan. De oudere en rijpere delen van de plant zullen hun bladeren verliezen, omdat stikstof van de rijpe delen naar de onrijpe delen kan stromen. De wortels zullen harder groeien in verhouding met de spruit. En er zal anthocyaan vorming plaats vinden, omdat de koolhydraten niet meer kunnen worden omgezet. Andere belangrijke stoffen voor een plant zijn fosfor, magnesium, ijzer en kalium Onze klas is verdeeld in 6 groepen 5 testen een voedingsoplossing met een onbrekende stof en 1 de volledige oplossing. De hypothese is gebaseerd op de theorie en luidt als volgt: Onze planten die dus geen stikstof toegevoegd hebben gekregen zullen:
Resultaten uit de gebrekverschijnselenproef
In dit hoofdstuk worden de resultaten weergegeven uit de gebrekverschijnselenproef. Dit alles in overzichtelijke tabellen en grafieken. De resultaten worden samen weergegeven met de waarnemingen uit de proef met de volledige voeding.
Toelichting: VV = waarneming "volledige voeding" -N = waarneming "zonder stikstof"
CONCLUSIE
Ons onderzoek is ten einde en nu kunnen we onze conclusies trekken uit de gestelde hypothese. Het team heeft ontzettend goed zijn best gedaan om de gegevens zo goed en betrouwbaar mogelijk te verzamelen.
Al met al is het een vruchtbaar onderzoek geweest. Het heeft de resultaten opgeleverd die we verwacht hadden en we hebben er een hoop van geleerd. Susan Budavari, Maryadele J. O’Neill, Ann Smith, Patricia E. Heckelman, The Merck Index, An encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals. Eleventh Edition,Rahway, N.J. USA.,1989 Uitgave van NIA’TNO, vereniging van Nederlandse chemische industrie/VNCI, Samson, CHEMIEKAARTEN, Gegevens voor veilig werken met chemicaliën. 14e editie,1999,Alphen aan den Rijn 1998 Bundel Gebrekverschijnselen Deel 2 M2L 
In deze bijlage staat het verdunningsschema en de berekeningen voor concentraties en pH.
Berekeningen: mV% = (m / V) x 100% à m = (mV / 100%) x V pH = [H3O+] = -log (Ö Kz . cz) pH = 14 - -log (Ö Kb . cb) c (mol/l) = c (g/l) / Mm
Gemiddelde pH bij sporenelementen is 5,99 Gemiddelde pH totaal is 5,14 Spectrofotometrische bepaling van fosfor in een hydrocultuur BIJLAGE IIq InleidingDe analyse berust op de vorming van een blauw gekleurd complex tussen ammoniummolybdaat en fosfaationen in aanwezigheid van antimoonoxyionen en ascorbinezuur. Dit complex heeft een absorptiemaximum bij 885 nm (indien niet haalbaar: 720). In de hydrocultuur (en controlemonster) is het fosfor als H2PO4- ion aanwezig. In het gewas is fosfor niet als fosfaat aanwezig, maar gebonden aan organische stoffen. Voor de bepaling van fosfor in de hydrocultuur kan in een zuur milieu dus direct de kleurreactie worden toegepast.
q ReagentiaFosfaatstandaard (100 mg P/l) Los 0,439 g KH2PO4 p.a. op in water en vul in een maatkolf aan tot 1 liter. Molybdaatreagens
Ascorbinezuuroplossing Los 2 g ascorbinezuur (C6H8O6) op in 100 ml water. q AnalysemateriaalHydrocultuur + controlemonster
Monstervoorbereiding hydrocultuur:
IJklijn:
Monsters:
q Uitwerking· Bereken de concentraties fosfaat in mg P/l van de ijkoplossingen en teken de ijkgrafiek op mm-papier.· Bepaal m.b.v. de ijklijn in Excel de concentraties (mg P/l) in de verschillende monsteroplossingen; neem hierbij alleen de oplossingen die binnen de ijklijn vallen.· Bereken hieruit m.b.v. onderstaande berekeningsformule de concentraties in de monsteroplossingen.· Maak een foutentabel (één per duplo) voor elke bepaling.Voor controlemonster: cp = cl . (50 / Vm) Voor hydrocultuur: cp = cl . (100 / 10) . (50 / Vm) waarin: cp = concentratie P in oorspronkelijke monsteroplossing (mg/l) cl = concentratie P in verdunde oplossing volgens ijklijn (mg/l) Vm = volume monsteroplossing waarmee kleurreactie is uitgevoerd (mg/l) 50 = volume maatkolf waarin kleurreactie is uitgevoerd (ml) 100/10 = verdunningsfactor hydrocultuur q Waarnemingen: Zie tabelTabel 9 Extincties van monster bij 885 nm
q BerekeningenDe concentraties zijn: De concentratie P in Hydrocultuurmonster 5 ml 1=1.297 mg/l De concentratie P in Hydrocultuurmonster 5 ml 2=1.187 mg/l De concentratie P in Hydrocultuurmonster 10 ml 1=2.558 mg/l De concentratie P in Hydrocultuurmonster 10 ml 2=2.595 mg/l De concentratie P in controlemonster 10 ml 1=8.773 mg/l De concentratie P in controlemonster 10 ml 2=8.838 mg/l
De concentratie fosfor in de hydrocultuur si 0.248 mg/l
Literatuur Leene en Udo; Analytische scheikunde; 1 e druk; blz. 126 t/m 146 Spectrofotometrische bepaling van ijzer BIJLAGE IIIq InleidingIJzer(II)ionen geven in een oplossing van pH 2 tot 9 met orthofenantroline een oranje gekleurd complex: [(C12H8N2)3Fe]2+. De lichtabsorptie van de gekleurde vloeistof wordt gemeten met een spectrofotometer. Er wordt een ijklijn opgesteld aan de hand van enkele standaardoplossingen. Het gehalte van het onbekende monster kan via de gemeten extinctie in de ijkgrafiek worden afgelezen. Om de juiste pH in te stellen wordt ammonia en zoutzuur gebruikt m.b.v. paranitrofenol als indicator. Voordat ammonia wordt toegevoegd breng je wijnsteenzuur in de oplossing: wijnsteenzuur vormt met ijzer een complex zodat geen ijzerhydroxide kan neerslaan. Hydroxylammoniumchloride (een sterke reductor) wordt toegevoegd om ijzer(III) te reduceren tot ijzer(II) en om te voorkomen dat ijzer(II) weer wordt geoxideerd. Omdat ijzerionen aan glasoppervlak absorberen moet het glaswerk tevoren goed worden gespoeld met verdund zoutzuur en daarna met demiwater. q Vragen voorafLees eerst het hele voorschrift door en beantwoord de volgende vragen:
Door het toevoegen van hydroxylammoniumchloride kan het ijzer(II) worden geoxideerd. 5. Waarom gebruik je hier een 5 cm cuvet i.p.v. een 1 cm cuvet? Je gebruikt hier een 5 cm cuvet i.p.v. een 1 cm cuvet, omdat de "deeltjesdichtheid" bij een 1 cm cuvet te laag is om nauwkeurig te meten. q Reagentia en apparatuurAmmonia (2 mol/l) Hydroxylammoniumchloride-oplossing (100 g/l) Orthofenantroline.H2O of orthofenantroline.HCl Paranitrofenol IJzer(II)oplossing (20mg/l) Wijnsteenzuuroplossing (100 g/l) Zoutzuur (2 mol/l) Spectrofotometer Cuvet 5 cm
Fe2+ + 3 C12H8N2 è [ (C12H8N2)3Fe]2+
Let op: spoel het glaswerk tevoren met verdund zoutzuur en demiwater. IJklijn: breng in 6 bekerglazen respectievelijk 0, 3, 6, 9, 12 en 15 ml van de standaardoplossing die 20 mg/l ijzer(II) bevat. Voeg aan elke oplossing 50 ml wijnsteenzuuroplossing en drie druppels paranitrofenol toe. Voeg ammonia 2 mol/l toe tot de oplossing sterk geel gekleurd is. Druppel nu zoutzuur 2 mol/l bij, tot de oplossing juist heel licht geel tot kleurloos is. Voeg nu 5 ml hydroxylammoniumchloride-oplossing en 50 ml orthofenantroline-oplossing toe. Spoel de oplossingen kwantitatief over in maatkolven van 500 ml. Vul aan met water tot de streep en homogeniseer. Monsters: filtreer zo nodig: pipetteer in 6 bekerglazen respectievelijk 10 en 25 ml hydrocultuurmonster en 25 ml controlemonster (elk in duplo). De monsteroplossingen krijgen dezelfde behandeling als de oplossingen voor het opstellen van de ijklijn; zorg echter i.v.m. de andere maatkolven (hier 100 ml) dat de volumina van de toe te voegen oplossingen 5 keer zo klein zijn. Spoel de oplossingen kwantitatief over in maatkolven van 100 ml. Vul aan met water tot de streep en homogeniseer. Laat de oplossingen in de maatkolven gedurende 30 minuten staan en meet de extinctie van de oplossing tegen een blanco van de gebruikte chemicaliën bij een golflengte van 510 nm in een cuvet van 5 cm.
Maak de ijkgrafiek en bepaal uit de gevonden extincties, met behulp van de ijklijn, de concentraties ijzer in de monsters in mg/l Maak een foutentabel (één per duplo) voor elke bepaling.
De concentraties (afgelezen) zijn: De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 10 ml 1 = 0,155 mg/l De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 10 ml 2 = 0,158 mg/l De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 25 ml 1 = 0,331 mg/l De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 25 ml 2 = 0,328 mg/l De concentratie Fe in controlemonster 25 ml 1 = 0,371 mg/l De concentratie Fe in controlemonster 25 ml 2 = 0,288 mg/l
De concentratie berekend door V1 . C2 =V2 . C2 De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 10 ml 1 C1 .10 ml = 100 ml . 0,155 mg/l C1 = 1,55 mg/l
De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 10 ml 2 C1 . 10 ml = 0,158 mg/l . 100 ml C1 = 1,58 mg/l
De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 25 ml 1 C1 . 25 = 0,331 mg/l . 100 ml C1 = 1,334 mg/l
De concentratie Fe in Hydrocultuurmonster 25 ml 2 C1 . 25 ml = 0,328 mg/l . 100 ml C1 = 1,312 mg/l
De concentratie Fe in de controlemonster 25 ml 1 C1 . 25 ml = 100 ml . 0,371 mg/ml C1 = 1,484 mg/l In fles V1 . C1= V2 . C2 V . C1 = V2 . C2 10 ml . C1 = 1000 ml . 1,484 mg/l C1 = 148,4 mg/l
De concentratie Fe in de controlemonster 25 ml 2 C1 . 25 ml = 100 ml .0,288 mg/l C1 = 1,152 mg/l In fles 10 ml . C1 = 1000ml . 1,152 mg/l C1 = 115,2 mg/l
In de controlemonster zat 1,1523 g Mohr’s zout opgelost in 1000 ml C Fe =(C / Mm Mohr's zout) . Mm Fe C Fe =(1,1523 g/l / 392,15 g/mol) . 55,85 g/mol = 164,111 . 10-3 g/l = 164,111 mg/l
Tabel 11 Foutentabel Hydrocultuurmonster 10 ml
Tabel 12 Foutentabel hydrocultuurmonster 25 ml
Tabel 13 Foutentabel Controlemonster
De gevonden concentraties ijzer in het controlemonster zijn lager dan de werkelijke waarden.
Spectrofotometrische bepaling van fosfor in gewas BIJLAGE IV
De analyse berust op de vorming van een blauw gekleurd complex tussen ammoniummolybdaat en fosfaationen in aanwezigheid van antimoonoxyionen en ascorbinezuur. Dit complex heeft een absorptiemaximum bij 885 nm (indien niet haalbaar: 720 nm). In de hydrocultuur (en controlemonster) is het fosfor als H2PO4- ion aanwezig. In het gewas is fosfor niet als fosfaat aanwezig, maar gebonden aan organische stoffen. Voor de bepaling van fosfor in de hydrocultuur kan in een zuur milieu dus direct de kleurreactie worden toegepast. In het gewas moeten fosforverbindingen eerst worden omgezet in fosfaat. Bovendien moet het fosfor ook in oplossing worden gebracht om deze spectrofotometrisch te kunnen bepalen. We voeren daarom eerst een destructie uit: het plantje wordt helemaal afgebroken, fosforverbindingen omgezet in oplosbaar fosfaat. Het bij de destructie gebruikte geconcentreerde zwavelzuur verkoolt het organische materiaal (alles wordt zwart en bruin). Samen met waterstofperoxide wordt al het organische materiaal geoxideerd waarbij de fosforverbindingen worden omgezet in fosforzuur. De kernreactie van fosfaat met molybdaatreagens wordt door waterstofperoxide gestoord. Na volledige destructie moet daarom nog enige tijd worden gekookt om de eventuele overmaat waterstofperoxide kwijt te raken. q Vragen vooraf1. Wat is het doel van de destructie? Het doel van de destructie is om de onoplosbare fosforverbindingen te verbreken om het te laten omzetten in oplosbaar fosfaat. 2. Zoek in de chemiekaarten de gevaren op van geconcentreerd zwavelzuur en van 30% waterstofperoxide en handel ernaar Gedaan 3. Bij welke temperatuur kookt geconcentreerd zwavelzuur? En waterstofperoxide? Kookpunt zwavelzuur 290 0C = 563 K
In zuur milieu kleurloos In basisch milieu paarsrood bij pH > 13 vindt ontkleuring plaats 6. Waarom moet aan alle maatkolven molybdaatreagens toegevoegd worden voordat de maatkolven worden aangevuld tot de streep? - 7. Waarom mag je alleen de concentratie berekenen m.b.v. de oplossingen die binnen de ijklijn vallen? De concentraties die buiten de ijklijn vallen zijn uitschieters, als je uitschieters mee gaat rekenen klopt de concentratie niet meer. 8. Verklaar of leidt de berekeningsformule af. - q ReagentiaFosfaatstandaard (100 mg P/l) Los 0,439 g KH2PO4 p.a. op in water en vul in een maatkolf aan tot 1 liter. Molybdaatreagens
Ascorbinezuuroplossing Los 2 g ascorbinezuur (C6H8O6) op in 100 ml water. Zwavelzuur (geconcentreerd) Waterstofperoxide (30%)
gewas + controlemonster
Dag 1: Monstervoorbereiding gewas: Zorg dat je minimaal over 3 g gedroogd gewas beschikt, snijdt het fijn en meng het goed. Weeg hieruit 1,5 g af (in duplo) en breng dit over in destructiekolven. Voeg in een zuurkast 50 ml geconcentreerd zwavelzuur (voorzichtig!) en enkele kooksteentjes toe. Zwenk en plaats de destructiekolf onder een hoek van 450 in een statief en breng het mengsel aan de kook. Als de oplossing begint te schuimen haal je de vlam even weg. Kook ongeveer 15 minuten (het organisch materiaal is nu verkoold). Laat afkoelen en voeg druppelsgewijs 30% waterstofperoxide toe tot de oplossing kleurloos wordt (voorzichtig: het kan gaan spatten!). Is het destruaat na toevoegen van 1 ml nog niet kleurloos, dan eerst weer verhitten en na afkoelen opnieuw waterstofperoxide toevoegen tot kleurloos (geen overmaat waterstofperoxide). Als de vloeistof is ontkleurd weer 5 minuten koken. Laat afkoelen en breng het destruaat over in een maatkolf van 500 ml. Spoel de destructiekolf voorzichtig na met demiwater (spatten!) in de maatkolf. Vul de maatkolf aan met water (tussentijds af laten koelen) en homogeniseer. Zet op dezelfde manier een blanco bepaling in (in enkelvoud). Breng de inhoud van de maatkolven over in een fles met schroefdop en bewaar deze tot het volgende practicum. Dag2: IJklijn:
Monsters: Filtreer zonodig het destruaat.
Breng in iedere maatkolf het volume op ca 40 ml. Voeg dan 2 ml ascorbinezuur en 5 ml molybdaatreagens toe. Meng goed, vul aan met demiwater en homogeniseer. Laat de maatkolven tenminste 10 minuten en niet langer dan 30 minuten staan. Meet dan de extinctie bij 885 nm (indien niet haalbaar 720 nm).
Voor het gewas: Gp = 50 / C l . Vm . ½ Voor controlemonster: Gp = 50 / C l . Vm i waarin: Gp = P gehalte in gewas (mg/g) C l = concentratie P in verdunde oplossing volgens LIJNEN (mg/l) 50 = volume maatkolf waarin kleurreactie is uitgevoerd (ml) Vm = volume monsteroplossing waarmee kleurreactie is uitgevoerd (mg/l) ½ = volume maatkolf waarin destruaat (l) i = inweeg droog gewas (g) q Waarnemingen: Zie tabellenTabel 14 Inweeg gewas
Tabel 15 Extincties [ nm]
q FoutendiscussieDe proef konden wij niet uitwerken, omdat de buis met destruaat gesprongen is en het destruaat eruit gelopen is. q Vragen9. Zoek van de door jou geanalyseerde oogst op hoeveel plantjes er waren, hoeveel zijn geoogst en wat de massa daarvan is. Bereken hieruit hoeveel fosfor in het totale gewas is opgeslagen op het moment van oogsten. Is deze hoeveelheid fosfor uit de hydrocultuur opgenomen? q Literatuur:Leene en Udo; Analytische scheikunde; 1e druk; blz. 126 t/m 146 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
