Zusammenfassung Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein empfindliches Verfahren zur Bestimmung von Nitrat in Stillgewässern im Feld etabliert. Der Nitrat‐Nachweis erfolgt analog der vom Grieß‐Reagenz ...bekannten Farbreaktion. Die Methode wurde aber so modifiziert, dass sie vor Ort am Gewässer durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wurde auch eine Messeinrichtung entwickelt, die eine einfache kolorimetrische Auswertung im Freiland zulässt. Dieses „Boxometer“ setzt sich aus zwei Smartphones und wenigen Alltagsgegenständen zusammen und kann von Laien kostengünstig und einfach nachgebaut werden. Die kolorimetrische Analyse erfolgt dann mit Hilfe des RGB‐Systems in einem Auflicht‐Setting, das innerhalb enger Grenzen eine sensible Untersuchung des Absorptionsverhaltens der Probelösungen erlaubt. Dieses Verfahren kann weiterhin vielseitig in der Lehre eingesetzt werden. Es kann aber auch bei Untersuchungen zur Anwendung kommen, bei denen kolorimetrische Messungen durchgeführt werden sollen, aber kein Spektralphotometer zur Verfügung steht.
Summary Colorimetric determination of nitrate with a detection method adapted to field conditions and portable, digital measuring devices. A highly sensitive method for the determination of nitrate in lentic waters in the field has been established. The nitrate detection works analogous to the color reaction known from the Grieß reagent. The procedure has been modified in a way that it can be carried out on site on the water body under field conditions. For this purpose, a measuring device has also been developed that allows simple colorimetric evaluation. This so‐called “boxometer” consists of two mobile phones and a few everyday items and can be easily rebuilt by everyone. The colorimetric analysis is carried out using the RGB system of digital devices in an epi‐illumination setting, which allows a sensitive investigation of the absorption of the samples within narrow limits. This method can also be used in many ways in teaching or where colorimetric measurements should be carried out but no spectrophotometer is available.
Kolorimetrische Bestimmung von Nitrat Czubatinski, Lars; Hemm, Harald; Hornung, Gabriele
Chemie in unserer Zeit,
April 2024, Volume:
58, Issue:
2
Journal Article
Peer reviewed
Zusammenfassung
Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein empfindliches Verfahren zur Bestimmung von Nitrat in Stillgewässern im Feld etabliert. Der Nitrat‐Nachweis erfolgt analog der vom Grieß‐Reagenz ...bekannten Farbreaktion. Die Methode wurde aber so modifiziert, dass sie vor Ort am Gewässer durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wurde auch eine Messeinrichtung entwickelt, die eine einfache kolorimetrische Auswertung im Freiland zulässt. Dieses „Boxometer“ setzt sich aus zwei Smartphones und wenigen Alltagsgegenständen zusammen und kann von Laien kostengünstig und einfach nachgebaut werden. Die kolorimetrische Analyse erfolgt dann mit Hilfe des RGB‐Systems in einem Auflicht‐Setting, das innerhalb enger Grenzen eine sensible Untersuchung des Absorptionsverhaltens der Probelösungen erlaubt. Dieses Verfahren kann weiterhin vielseitig in der Lehre eingesetzt werden. Es kann aber auch bei Untersuchungen zur Anwendung kommen, bei denen kolorimetrische Messungen durchgeführt werden sollen, aber kein Spektralphotometer zur Verfügung steht.
Summary
Colorimetric determination of nitrate with a detection method adapted to field conditions and portable, digital measuring devices. A highly sensitive method for the determination of nitrate in lentic waters in the field has been established. The nitrate detection works analogous to the color reaction known from the Grieß reagent. The procedure has been modified in a way that it can be carried out on site on the water body under field conditions. For this purpose, a measuring device has also been developed that allows simple colorimetric evaluation. This so‐called “boxometer” consists of two mobile phones and a few everyday items and can be easily rebuilt by everyone. The colorimetric analysis is carried out using the RGB system of digital devices in an epi‐illumination setting, which allows a sensitive investigation of the absorption of the samples within narrow limits. This method can also be used in many ways in teaching or where colorimetric measurements should be carried out but no spectrophotometer is available.
Smartphones lassen sich mit einfachen Anpassungen als wissenschaftliche Messgeräte einsetzen. Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein empfindliches Verfahren zur Bestimmung von Nitrat in Stillgewässern etabliert. Der besondere Charme ist, dass die Analyse vor Ort am Gewässer durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck wurde eine Messeinrichtung entwickelt, die eine einfache kolorimetrische Auswertung im Freiland zulässt: das „Boxometer“ setzt sich aus zwei Smartphones und wenigen Alltagsgegenständen zusammen und kann leicht nachgebaut werden.
Abstract Der Artikel beschreibt eigens entwickelte Schulversuche anhand derer die zentralen Begriffe der Reaktionskinetik in der Oberstufe behandelt werden können. Als Modellreaktion dient das ...oxidative Bleichen von Brillantblau FCF mit Natriumpercarbonat. Die Konzentrationsänderungen im Verlauf der Reaktion werden mithilfe eines auf Smartphones basierten Versuchsaufbaus verfolgt. Dieser Aufbau wurde von uns entwickelt und stellt eine aus physikalischer Sicht optimierte Variante bereits gängiger, auf dem RGB‐System basierender, Messverfahren („Smartphotometer“) dar. Da die eigentliche Messung bei unserem Versuchsaufbau in einem Karton stattfindet, nennen wir diesen „Boxometer“. Er erlaubt Messungen mit erstaunlicher Güte, die im gewählten Kontext in ihrer Aussagekraft den Messergebnissen eines Spektralphotometers ebenbürtig sind. Auf diese Weise konnten wir Versuche für die Schule entwickeln, die eine einfache Bestimmung der Reaktionsordnung und der Geschwindigkeitskonstanten k erlauben. Ebenso kann die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten in kurzer Zeit experimentell dargestellt werden.
Translation abstract This article describes specially developed school experiments that can be used to teach the central concepts of kinetics in high school. The oxidative bleaching of brilliantblue FCF (blue 1) with sodium percarbonate serves as a model reaction. The concentration in the course of the reaction is tracked with the help of a smartphone‐based experimental setup. This setup developed by us represents a physically optimized variant of already common measurement methods based on the RGB system (“smart photometer”). Since the actual measurement in our setup takes place in a cardboard box, we call this “boxometer”. It allows measurements with astonishing quality. In the selected context these values are equal in their informative content to the measurement results of a commercial spectrophotometer. In this way, we were able to develop experiments for students that allow a simple determination of the reaction order and the rate constant. Likewise, the temperature dependence of the rate constant can be experimentally demonstrated in a short laboratory period.
Der Artikel beschreibt eigens entwickelte Schulversuche anhand derer die zentralen Begriffe der Reaktionskinetik in der Oberstufe behandelt werden können. Als Modellreaktion dient das oxidative ...Bleichen von Brillantblau FCF mit Natriumpercarbonat. Die Konzentrationsänderungen im Verlauf der Reaktion werden mithilfe eines auf Smartphones basierten Versuchsaufbaus verfolgt. Dieser Aufbau wurde von uns entwickelt und stellt eine aus physikalischer Sicht optimierte Variante bereits gängiger, auf dem RGB‐System basierender, Messverfahren („Smartphotometer“) dar. Da die eigentliche Messung bei unserem Versuchsaufbau in einem Karton stattfindet, nennen wir diesen „Boxometer“. Er erlaubt Messungen mit erstaunlicher Güte, die im gewählten Kontext in ihrer Aussagekraft den Messergebnissen eines Spektralphotometers ebenbürtig sind. Auf diese Weise konnten wir Versuche für die Schule entwickeln, die eine einfache Bestimmung der Reaktionsordnung und der Geschwindigkeitskonstanten k erlauben. Ebenso kann die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstanten in kurzer Zeit experimentell dargestellt werden.
Abstract
Der Artikel beschreibt eine Sequenz zum selbstständigen Experimentieren zu Hause. Mit Hilfe von Smartphones oder Tablets wird der Fruchtsaftgehalt von Saftschorlen kolorimetrisch ermittelt. ...Die Gehaltsbestimmung wird über die Problematik des Zuckerkonsums in einen lebensweltlichen Kontext integriert. Sie führt inhaltlich zur Anwendung von Gehaltangaben und Bezugsgrößen und damit zu einer ersten Näherung in Richtung des Konzentrationsbegriffs. Das experimentelle Vorgehen ist so gestaltet, dass Schülerinnen und Schüler das Experiment ohne eine synchrone Anleitung durch Lehrkräfte zu Hause mit Haushaltsutensilien durchführen können. Zu diesem Zweck wurde ein Experimentiervideo mit passendem Begleitmaterial gestaltet, das sowohl die praktische Anleitung als auch die inhaltliche Begleitung im Chemie‐Fernunterricht leistet.
Translation abstract
The article describes a lesson for independent practical distance learning in chemistry. The fruit juice content of juice spritzer is determined colorimetrically using smartphones or tablets. The determination of fruit juice is integrated into the lifelike context of sugar consumption. In terms of content, it leads to dealing with content information and reference values. In this way it shows a first approximation towards the concept of concentration. The experimental procedure is designed in a way, that pupils can carry it out with only kitchenwares and without direct instructions from teachers. For this purpose, an instructional video was created with suitable worksheets, which provides both practical instructions and content support in chemistry home schooling.
Der Artikel beschreibt eine Sequenz zum selbstständigen Experimentieren zu Hause. Mit Hilfe von Smartphones oder Tablets wird der Fruchtsaftgehalt von Saftschorlen kolorimetrisch ermittelt. Die ...Gehaltsbestimmung wird über die Problematik des Zuckerkonsums in einen lebensweltlichen Kontext integriert. Sie führt inhaltlich zur Anwendung von Gehaltangaben und Bezugsgrößen und damit zu einer ersten Näherung in Richtung des Konzentrationsbegriffs. Das experimentelle Vorgehen ist so gestaltet, dass Schülerinnen und Schüler das Experiment ohne eine synchrone Anleitung durch Lehrkräfte zu Hause mit Haushaltsutensilien durchführen können. Zu diesem Zweck wurde ein Experimentiervideo mit passendem Begleitmaterial gestaltet, das sowohl die praktische Anleitung als auch die inhaltliche Begleitung im Chemie‐Fernunterricht leistet.
Das Titelbild zeigt Ausschnitte aus einem Erklärvideo, mit dessen Hilfe Schülerinnen und Schüler beim Experimentieren zu Hause angeleitet werden. Die Funktion des Videos beschränkt sich dabei nicht ...nur auf die praktische Anleitung. Es sorgt gleichzeitig für Motivation und eine adäquate inhaltliche Einbindung (s. dazu Beitrag von Czubatinski et al. auf S. 122).
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