Pravda o soli a glutamane sodnom

s

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ

RNDr. Zuzana Dzurišinová, PhD.

Pravda o soli a glutamane sodnom Osvedčená pedagogická skúsenosť edukačnej praxe

Prešov 2015

Vydavateľ:

Metodicko-pedagogické centrum, Ševčenkova 11, 850 01 Bratislava

Autor OPS/OSO:

RNDr. Zuzana Dzurišinová, PhD.

Kontakt na autora:

Gymnázium Jána Adama Raymana, Mudroňova 20, 080 01 Prešov, [email protected]

Názov OPS/OSO: Pravda o soli a glutamane sodnom Rok vytvorenia OPS/OSO:

2015 XVI. kolo výzvy

Odborné stanovisko vypracoval:

RNDr. Danica Božová

Za obsah a pôvodnosť rukopisu zodpovedá autor. Text neprešiel jazykovou úpravou. Táto osvedčená pedagogická skúsenosť edukačnej praxe/osvedčená skúsenosť odbornej praxe bola vytvorená z prostriedkov národného projektu Profesijný a kariérový rast pedagogických zamestnancov. Projekt je financovaný zo zdrojov Európskej únie.

Kľúčové slová Projektové vyučovanie, soľ, chlorid sodný, glutaman sodný, gravimetria, hydropónia

Anotácia Predkladaná práca je opisom jedného úspešného projektu s názvom Zelené okná, v ktorom sú žiaci hlavní aktéri od zadefinovania problému, cez navrhnutie riešení až po ich realizáciu a formulovanie záverov. Problém sa týka zdravého stravovania, obmedzovania soli a glutamanu sodného v jedle a ich možnej náhrady bylinkami. Výstupom z projektu je vlastnoručne hydroponicky vypestovaná bylinková záhradka vo forme zeleného okna.

Akreditované programy kontinuálneho vzdelávania -

-

-

Demonštračné a žiacke pokusy vo výučbe chémie Činnostné prístupy vo výučbe chémie Projekt ako nástroj aktívneho učenia sa žiakov v oblastiach „Človek a príroda“ a „Príroda a spoločnosť“ Environmentálna výchova vo vyučovacom procese Projektové vyučovanie v edukačnom procese Projektové vyučovanie v prírodovedných predmetoch Využitie prírodovedného experimentu v predmetoch biológia, chémia, fyzika, geografia

122/2010 - KV 163/2010 - KV

109/2010 – KV 62/2010 – KV 178/2010 – KV 1476/2015 – KV 1480/2015 – KV

OBSAH

ÚVOD ............................................................................................................................................................

5

1 HRDINOVIA BUDÚCNOSTI – VÝZVA DO VEDECKEJ SÚŤAŽE ...........................................

7

1.1 Projekt Zelené okná ........................................................................................................................

8

2 TEORETICKÁ PRÍPRAVA PROJEKTU ALEBO MAŤ NÁPAD NESTAČÍ ...........................

11

2.1 Pravda o glutamane sodnom .....................................................................................................

12

2.2 Soľ v ľudskom tele ..........................................................................................................................

16

3 STANOVENIE OBSAHU SOLI V INSTANTNÝCH POLIEVKACH .........................................

21

3.1 Postup laboratórneho stanovenia ............................................................................................

21

3.2 Výsledky stanovenia ......................................................................................................................

24

3.3 Závery a odporúčania ...................................................................................................................

25

4 RIEŠENIE PROBLÉMU .......................................................................................................................

27

4.1 Hydropónia – čo je potrebné vedieť ........................................................................................

27

4.2 Hydropónia – postup .....................................................................................................................

28

4.3 Skúsenosti a udržateľnosť riešenia projektu ......................................................................

30

ZÁVER ..........................................................................................................................................................

33

ZOZNAM BIBLIOGRAFICKÝCH ZDROJOV ......................................................................................

34

ZOZNAM PRÍLOH .....................................................................................................................................

35

ÚVOD V práci Pravda o soli a glutamane sodnom je opísané projektové vyučovanie, ktoré som realizovala v 4. ročníku gymnázia s maturantmi z chémie. Námetom na vytvorenie aktivít boli časté otázky o škodlivom vplyve rôznych dochucovadiel do jedál na ľudský organizmus. Ide o dlhodobejší projekt, ktorý možno zaradiť do vyučovania chémie v 3. ročníku gymnázia k téme Kvalita života a zdravie. Hlavným cieľom projektu bolo poukázať na vplyv soli a glutamanu sodného na ľudský organizmus a na to, že možnosť ich náhrady bylinkami ako zdravšími alternatívami môže byť spojená s estetickým riešením interiéru. Opisovaná osvedčená pedagogická skúsenosť zahŕňa metodický opis projektového vyučovania, ktoré má dve časti – teoretickú a praktickú. Teoretická časť projektu obsahuje úlohy zamerané na: - chemické vlastnosti glutamanu sodného a s tým súvisiace názvoslovie solí organických kyselín, - výpočty z chemických vzorcov, aby sme overili niektoré tvrdenia Dr. Bukovského v jeho knihe Návod na prežitie pre muža, - vplyv glutamanu sodného a kuchynskej soli na ľudský organizmus, - informácie o vlastnostiach chemických látok (AgNO3) použitých pri experimente, - informácie o glutamanovej intolerancii, - vytváranie pojmových máp o glutamane sodnom, čo bolo zamerané na upevňovania nových vedomostí. Ďalšiu fázu projektu tvorila príprava na praktickú časť, ktorá obsahovala úlohy o tom, čo je titrácia, ako postaviť titračnú aparatúru, aké pomôcky potrebujeme. Dôležitou časťou tejto fázy prípravy praktickej časti bola otázka ako stanoviť obsah soli v potravinách. V literatúre žiaci vyhľadali informácie o argentometrickej titrácii, princíp metódy, postup a predpokladané výstupy a potrebné výpočty. Dôležité boli výpočty množstiev použitých chemikálií a príprava potrebných odmerných roztokov s presným zložením. Súčasťou týchto príprav bolo aj poučenie o bezpečnosti pri práci s nebezpečnými faktormi. V tretej fáze projektu, na hodinách praktických cvičení z chémie žiaci následne stanovovali obsah soli v instantných polievkach značky Vifon – veľmi obľúbených medzi mládežou. Pre porovnanie použili viaceré druhy polievok – cesnakovú, bravčovú, krevetovú, kuraciu a kačaciu. Zistenia boli očakávané, ale prekvapujúce a viedli samotných žiakov k otázke, či sú glutaman sodný a soľ škodlivé pre organizmus a ako. Inou otázkou bolo, ako a čím možno nahradiť tieto aditíva alebo aspoň znížiť ich obsah v strave. Viacerí odborníci na zdravú výživu v kuchárskych knihách navrhujú nahradiť soľ a glutaman sodný bylinkami. Posledná fáza projektu bola spojená s úlohou vytvoriť hmatateľné riešenie (model, atrapu prístroja, atď.), ktoré by bolo výsledkom práce rúk, teda nie len závery napísané na papieri. Jedným z navrhnutých riešení bolo vytvorenie bylinkovej záhradky v školskej záhrade, čo bolo v zime nerealizovateľné, takže na rad prišlo alternatívne, navyše dosť odvážne riešenie pestovať bylinky hydroponicky. Odvážne preto, že nikto zo žiakov nemal skúsenosti s takýmto pestovaním rastlín, navyše internet a literatúra ponúkala

5

len minimum informácií o hydroponickom pestovaní byliniek. Hydropónia sa najčastejšie využíva na pestovanie tropických a izbových rastlín. S minimálnymi finančnými zdrojmi a len všeobecnými informáciami sme sa so žiakmi pustili do práce, skúmania a výsledkom projektu bolo zelené okno plné byliniek. Taktiež sme zistili, ktoré bylinky sú vhodné na takéto pestovanie a ktoré sa nám neosvedčili.

6

1 HRDINOVIA BUDÚCNOSTI – VÝZVA DO VEDECKEJ SÚŤAŽE Projekt vznikol ako reakcia na výzvu na zapojenie sa do vedeckej súťaže vyhlásenej v januári 2015 spoločnosťou BASF a jej partnermi. Už druhý rok nás oslovila myšlienka zaujímavého súťaženia v rámci chémie ale aj ostatných prírodovedných predmetov. Cieľom vedeckej súťaže s názvom Hrdinovia budúcnosti bolo nájsť budúcich mladých vynálezcov, ktorí dokážu tvorivo aplikovať vedecké novinky a uplatniť ich pri riešeniach ohľaduplných voči životnému prostrediu. Družstvá žiakov stredných škôl mali za úlohu vykonať vedecký výskum a vymyslieť novátorské a trvalo udržateľné riešenie, ktoré by pomohlo vyriešiť niektorý problém v ich najbližšom okolí. Takýto problém mohol byť napríklad plytvanie energie v škole či nadmerná produkcia odpadu – dôležité je, aby sa na riešenie problému použili vedecké metódy (www.chemgeneration.sk). Problémy sa mali týkať vymedzených oblastí: Energia, Voda, Odpad, Rastliny, Doprava, Stravovanie a Vlastný problém. Žiaci museli splniť niekoľko podmienok na to, aby získali čo najviac bodov v súťaži. Išlo o pomerne náročné požiadavky: Trvalo udržateľný rozvoj Súťažné družstvá mali vyvinúť riešenie problému existujúceho na lokálnej úrovni, ktoré bude podporovať trvalo udržateľný rozvoj, teda bude energeticky úsporné, šetrné k životnému prostrediu a podobne. Realizácia a uskutočniteľnosť Porota hodnotila nielen nápad, ale aj jeho realizáciu. V súťaži sa očakávali hotové a dokončené projekty, avšak v prípade, že ich realizácia nebola možná, napríklad z dôvodu vysokých nákladov alebo časovej náročnosti, ktoré si projekt vyžadoval, žiaci mohli prezentovať jeho realizáciu na príklade, napríklad pomocou makety. Vedecký základ Dôležité je, aby družstvá aplikovali trvalo udržateľné riešenia vedecky podložené. Dôležitým pravidlom súťaže bolo, aby žiaci vo svojom projekte použili alebo plánovali použitie aspoň jedného vedeckého riešenia (napríklad vybudovať systém biologického čistenia vody). Hmatateľný produkt Úlohou bolo do trvalo udržateľného riešenia tvorivo zakomponovať aj skutočné, hmotné premety, vybavenie alebo makety s tým, že projekt tak môže byť omnoho pôsobivejší, ak nebude existovať iba teoreticky na papieri, ale bude obsahovať aj efektné prvky, ktoré žiaci vyhotovili vlastnými rukami. Mohlo to byť čokoľvek, napríklad skleník z plastových fliaš, kontajnery na triedený odpad vyrobené z recyklovaných materiálov, alebo aj dekorácie, ktorými žiaci prejavia svoju oddanosť ochrane životného prostredia v škole. Dokumentácia a prezentácia Podané prihlášky museli obsahovať preskúmanie problému, jeho plánované riešenie a realizáciu. Mohli byť použité titulky alebo textové vysvetlenie – podstatné bolo, aby

7

žiaci zrozumiteľne predstavili hlavnú myšlienku svojho projektu, jeho vedecký základ a riešenie. Vplyv vášho projektu na okolie S myšlienkou, že naozaj dobrý nápad dokáže motivovať k činnosti mnoho ľudí, úlohou žiakov bolo pozvať čo najviac spolužiakov, aby sa aktívne zúčastnili na realizácii trvalo udržateľného riešenia. Mali ich riešením motivovať k tomu, aby sa každý žiak školy správal ohľaduplnejšie voči životnému prostrediu a to takým spôsobom, ktorý podporuje trvalo udržateľný rozvoj, čo bolo teba preukázať a popísať vo svojom projekte. Ozaj neľahká úloha... 1.1 Projekt Zelené okná Po dlhšom rozmýšľaní a hľadaní problému nás inšpirovala presolená (podľa nášho názoru) polievka v školskej jedálni. Ako možno dokázať priveľa soli v jedle? Aké navrhnúť riešenie? To boli prvé otázky, ktoré nás inšpirovali na vytvorenie pracovného tímu štyroch maturantov z chémie a mňa ako učiteľa. Počas projektu sme zapojili v jednotlivých aktivitách aj ostatných spolužiakov Seminára z chémie. Projekt Zelené okná som teda zaradila do obsahu vzdelávanie chémie v 4. ročníku gymnázia, pričom som predpokladala, že žiaci už vedia základné informácie o fotosyntéze a o aminokyselinách a že majú dostatočné zručnosti s prácou v chemickom laboratóriu. Pre maturantov projekt predstavoval komplexnú úlohu, v ktorej mohli využiť všetko, čo sa počas štúdia naučili. Ale ako som už uviedla, vzhľadom na tému, je možné projekt zaradiť do 3. ročníka k téme Kvalita života a zdravie. Rozsah projektu: - 2 hodiny teoretických hodín - 2 hodiny praktických cvičení - Veľké množstvo voľného času žiakov a učiteľa po vyučovaní počas 3 mesiacov (január – marec) Téma: Kvalita života a zdravie (bližšie chlorid sodný a glutaman sodný v strave, hydropónia, kvantitatívne analytické metódy – gravimetria, aditíva v potravinách) Špecifické ciele projektu: Žiaci: - Vysvetlia princíp tvorenia názvov solí z aminokyselín a organických kyselín, - vypočítajú obsah sodíka Na+ v glutamane sodnom, - napíšu chemickú rovnicu prípravy glutamanu sodného, - vysvetlia, čo je glutamanova intolerancia, aké sú jej prejavy, - opíšu vplyv soli a glutamanu sodného na ľudský organizmus, - vysvetlia, prečo sa soľ obohacuje o jód a fluór, - uvedú príklady, ako možno stanoviť obsah soli v potravinách, - vyhľadajú v karte bezpečnostných údajov dusičnanu strieborného informácie o riziku a bezpečnosti pri práci s touto látkou, - vysvetlia, čo je argentometria, princíp metódy, postup pri argentometrickom stanovení, - zostavia titračnú aparatúru,

8

-

pripravia potrebné odmerné roztoky presného zloženia, urobia v súvislosti s prípravou roztokov potrebné výpočty hmotností použitých chemikálií, stanovia argentometricky obsah soli v instantnej polievke, urobia potrebné výpočty k vyvodzovaniu záverov, spracujú výsledky a formuluje závery zo stanovenia, vysvetlia, čo je hydropónia, vymenujú, aké sú podmienky hydroponického pestovania rastlín, vymenujú, aké sú výhody a nevýhody hydroponického pestovania rastlín.

Okrem vedomostí a praktických zručností získajú žiaci ďalšie kompetencie, ako sú: - Používať vedecké nápady a modely s cieľom vysvetliť javy, kreatívne ich rozvíjať a vytvárať a testovať teórie. - Kriticky analyzovať a vyhodnocovať dôkazy z pozorovaní a experimentov. - Formulovať vysvetlenia. - Posudzovať riziko a bezpečnosť práce v laboratóriu. - Plánovať a uskutočňovať praktické a výskumné činnosti. - Získavať, zaznamenávať a analyzovať údaje zo širokej škály primárnych a sekundárnych zdrojov a využívať zistenia na podloženie vedeckých teórií. - Používať vhodné metódy a prostriedky vrátane digitálnych technológií na komunikáciu vedeckých informácií a prispievať tak k diskusii o vedeckých otázkach spojených s danou témou. Je potrebné zdôrazniť, že táto aktivita (alebo súbor aktivít) tiež dáva žiakom príležitosť: - skúmať, diskutovať, formulovať a zdokonaľovať argumenty, - pracovať v tíme, byť jeho platným členom, - dozvedieť sa viac o vede pomocou reálnych príkladov. Materiálne zabezpečenie projektu: - kancelárske potreby, kalkulačky, - pomôcky na praktické cvičenie: titračné aparatúry, filtračné aparatúra, chemikálie: dusičnan strieborný, chroman draselný, rôzne druhy instantných polievok značky Vifon, destilovaná voda, - plastové fľaše, biela farba v spreji (4ks), plastové poháre, keramzit, závesný systém (kovové retiazky, háčiky, drôty a všetko, čo sme našli doma a v laboratóriu), rôzne druhy predpestovaných byliniek, semienka byliniek, hnojivo na hydroponické pestovanie rastlín (v našom prípade hnojivo na pestovanie byliniek), - kamera, počítač, fotoaparát, - odborná literatúra – učebnice analytickej chémie, pripojenie na internet. Keďže niektoré pomôcky sme potrebovali prikúpiť, potešilo nás, že škola podporila nápad a nadšenie žiakov a finančne podporila všetko, čo sme potrebovali. Aj keď sa opísaný projekt spočiatku zdal odvážny a ťažko realizovateľný, rozdelený na čiastkové úlohy a aktivity odhaľoval žiakom postupné etapy vedeckej práce. Hmatateľné produkty mohli žiaci prezentovať rodičom a spolužiakom, čo zvyšovalo atraktivitu celého projektu.

9

10

2 TEORETICKÁ PRÍPRAVA PROJEKTU ALEBO MAŤ NÁPAD NESTAČÍ Na začiatku bol nápad, cieľ projektu a predpokladané a možné výstupy z projektu, teda akýsi rámcový scenár, ktorý sme v spolupráci so žiakmi postupne dotvárali. Veľa času sme venovali príprave projektu spojenej s premyslením úloh a vyhľadávaním informácií z rôznych zdrojov. Výhodou bola malá 4 – členná skupinka žiakov zapojených na začiatku do projektu, ktorí boli motivovaní a nebrali tieto aktivity ako domácu úlohu navyše, ale naopak, pristúpili k úlohe tvorivo, s fantáziou, kritickým myslením a s veľkou zodpovednosťou za svoju prácu. Ich vnútorná motivácia a nadšenie boli hnacím motorom aj pre mňa ako učiteľa. Na začiatku sme si teda stanovili tri základné otázky: prečo? ako? a čo? Hľadali sme odpovede, ktoré by presvedčili nielen spolužiakov, ale aj verejnosť o zmysluplnosti nášho projektu. Výsledkom nášho brainstormingu bola bohato popísaná tabuľa (Obr.1) s odpoveďami.

Obrázok 1: Záznam z brainstormingu k otázkam Prečo?, Ako? a Čo? Prameň: vlastný archív Na otázku prečo? nasledovali odpovede o zdravom životnom štýle, o preferovaní čerstvých potravín pred instantnými, čo smerovalo k myšlienke o návrate k tradičným jedlám našich rodičov.

11

Otázka ako? bola kľúčová v celom projekte. Ako ukázať škodlivosť stravovania sa spolužiakov, ktorí často využívajú fastfoody alebo hlad zaháňajú instantnými jedlami? Aké máme prostriedky k dispozícii, aké sú možnosti nášho laboratória? Problém sme zúžili na hľadanie možností, ako stanoviť obsah soli a glutamanu sodného v jedle, zároveň sme hľadali vedecké zdroje o škodlivosti týchto aditív pre ľudský organizmus, čo bol dôležitý argument pre náš projekt. V tomto bode sme sa zaoberali vedeckým postupom, ako stanoviť obsah soli v instantných polievkach, vyskúšali sme aj polievky zo školskej jedálne. Možným riešením, aj keď spojeným s určitým rizikom (opísané nižšie) sa nám javila analytická metóda argentometria. Najťažšou otázkou, ktorú sme museli vyriešiť bola otázka čo?. Čo bude presvedčivým riešením problému? Ako presvedčiť niekoho o tom, aby sa vzdal pohodlného, rýchleho spôsobu stravovania a urobil niečo pre zmenu? Na mnohých internetových stránkach, ktoré sa venujú problematike zdravého spôsobu života či stravovania sme našli odporúčania ako nahradiť soľ v jedle bylinkami. Prvým návrhom na možné riešenie bolo vytvorenie bylinkovej záhradky, keďže školská záhrada pri našom gymnáziu nám ponúka tieto možnosti. Ale projekt trval v období január až marec, čo neprialo tomuto nápadu. Pri ďalšom pátraní sme objavili alternatívnu možnosť – hydroponické pestovanie rastliniek. Táto myšlienka bola pre nás obrovskou výzvou, keďže sme o nej nič nevedeli, nemali žiadne skúsenosti, navyše internet nám ponúkal návody s jednak drahými pomôckami a jednak s informáciami, ako pestovať týmto spôsobom tropické alebo izbové rastliny. Ale ako pestovať bylinky? Ktoré sú vhodné? Ktoré nie? Stali sme sa výskumníkmi... Na záver tohto uvažovania ešte vznikol problém, ako prezentovať náš projekt. Z viacerých skúsenosti so zahraničnými projektmi, žiaci vedeli, že projekt je dôležité „predať“. Dôležitý je názov projektu, logo a samotná prezentácia. Začalo vznikať logo (Obr.2). V tejto fáze som sa ja stala žiačkou a učila sa od skúsených žiakov – tvorcov mnohých prezentácií – o tom, ako vytvoriť logo, ktoré osloví, o farbách, líniách a tvaroch. Obrázok 2: Ako vzikalo logo projektu Prameň: vlastný archív

12

Z nápadov vzišlo finálne logo projektu: a názov tímu: Hrdinovia vo výcviku.

2.1 Pravda o glutamane sodnom V rámci príprav hlavných projektových aktivít sme hľadali informácie o často spomínanej látke v potravinách – glutamane sodnom. Uvedomili sme si, že veľa o ňom počujeme, ale máme málo dôveryhodných informácií. Inšpiráciou mi boli kontroverzné názory na internete a v médiách. Pozornosť sme obrátili na odborné alebo vedeckopopulárne články odborníkov. Námetom bola kniha „Návod na prežitie pre muža“ od MUDr. Igora Bugovského, PhD. – mediálne známeho slovenského lekára, ktorý sa od roku 1992 venuje otázkam výživy a trendom v oblasti zdraviu prospešnej životosprávy (www.akv.sk). Na internetových stránkach jeho Ambulancie klinickej výživy možno nájsť zaujímavé informácie o glutamane sodnom, ktoré som využila ako východisko pre prípravu teoretickej časti projektu. Nasledujúce úlohy, ktoré vznikli pri príprave projektu som využila aj v 3. ročníku gymnázia pri téme Aminokyseliny, ktorá bola v tom čase aktuálna. Pracovný list s názvom Pravda o glutamane sodnom (uvádzam v prílohe 1) je určený na 1 vyučovaciu hodinu a je zameraný na overenie mediálnych tvrdení. Úvod hodiny tvoria základné informácie o glutamane sodnom, pričom nie je potrebné ísť do podrobností, internet je plný informácií o tejto látke a jej pôsobení či škodlivosti na ľudský organizmus. Zaujali ma skôr informácie z pohľadu chemika, ktoré znejú odborne a ktoré si žiak na základe už získaných vedomostí z hodín chémie, fyziky a matematiky vie overiť. 1. Glutaman sodný či glutamát sodný? Ktorý názov je správny? Úloha je zameraná na korektné názvoslovie látky, keďže v rôznych zdrojoch nájdeme rôzne verzie. V spomínanej knihe I. Bukovského je používaný názov glutamát a jeho odvodeniny glutamátová atď. Čo je teda správne? Glutaman či glutamát? Glutaman sodný je sodná soľ kyseliny glutámovej, čo je jedna z dvadsiatich proteínogénnych aminokyselín. Anglický názov je monosodium glutamate, latinský Mononatriumglutamat. Podľa Hegera (1998) soli karboxylových kyselín vznikajú nahradením vodíka karboxylu kovom. Ich názov sa utvára z medzinárodného názvu katiónu a z názvu aniónu kyseliny, napr.: nátriumpentanoát. Ak má ale kyselina názov v slovenčine, anión má príponu –an, napr.: octan hlinitý. Na základe týchto pravidiel vychádzajúcich z doporučení Medzinárodnej únie pre čistú a aplikovanú chémiu (IUPAC), za správny považujeme názov glutaman sodný. Často používaný názov glutamát sodný je nesprávnym prekladom z anglickej literatúry. 2. Kyselina glutámová je aminokyselina – súčasť bielkovín všetkých rastlín a živočíchov. V prírode sa prirodzene vyskytuje iba L-forma kyseliny glutámovej. K

13

najväčším klamstvám potravinárskeho priemyslu o glutamane sodnom patrí tvrdenie, že syntetický glutaman je identický s prírodným. Nie je to pravda: prírodný glutaman sa nevyskytuje v D-forme, kým syntetický obsahuje aj malé množstvo L-formy (Bukovský, 2006). Napíšte obe formy kyseliny glutámovej. COOH H

COOH

NH2

H2N

COOH

H

COOH

D – kyselina glutámová

L – kyselina glutámová

3. Napíšte chemickú rovnicu prípravy glutamanu sodného. HOOC-CH(NH2)-CH2-CH2-COOH + NaOH → HOOC-CH(NH2)-CH2-CH2-COONa + H2O 4. Overte výpočtom percentuálny údaj v texte, ak sumárny vzorec bezvodého glutamanu sodného je C5H8NO4Na: „Glutamát sodný obsahuje 12% sodíka. Každý človek, ktorý reaguje negatívne na zvýšený príjem sodíka (migréna, zvýšený krvný tlak a pod.), by mal kontrolovať príjem celkového sodíka a to znamená, že aj zdroje glutamátu sodného.“ (Bukovský, 2006) Využijeme vzťah pre výpočet percentuálneho obsahu prvku v zlúčenine: 𝑤(𝑁𝑎) =

𝑥. 𝐴𝑟(𝑁𝑎) 1.22,99 = = 0,1359 = 13,59% 𝑀𝑟(𝐶5 𝐻8 𝑁𝑂4 𝑁𝑎) 169,13

Teda podľa nášho výpočtu údaj v knihe nie je správny. Kde je chyba? Pátraním zistíme, že glutaman sodný sa vyskytuje ako monohydrát C5H8NO4Na.H2O, teda prepočet upravíme: 𝑤(𝑁𝑎) =

𝑥. 𝐴𝑟(𝑁𝑎) 1.22,99 = = 0,1228 = 𝟏𝟐, 𝟐𝟖% 𝑀𝑟(𝐶5 𝐻8 𝑁𝑂4 𝑁𝑎. 𝐻2 𝑂) 187,13

A v takomto prípade možno tvrdenie p. Bukovského považovať za správne. 5. Iný príklad zo spomínanej knihy: 2 porcie “sáčkovej” polievky napríklad obsahujú 2% chloridu sodného v tekutej forme (to sa rovná asi 4 g! čistého sodíka v 500 ml) a 700 mg glutamátu sodného (= 100 mg sodíka), spolu 4100 mg sodíka – to je 170%! denného bezpečného maxima pre príjem sodíka (2400 mg podľa WHO). Neveríte? Autor (Bukovský, 2006) nás vyzýva, aby sme si overili aj tento prepočet... Prepočítajte údaje vyznačené tučným písmom. 1. úloha: Overiť výpočtom, či 2% NaCl v polievke odpovedá 4g sodíka v 500 ml polievky (pre jednoduchosť výpočtu neurobíme veľkú chybu, ak budeme predpokladať, že 500 ml polievky odpovedá 500 g):

14

-

Obsah Na v NaCl: 𝑤(𝑁𝑎) =

-

𝐴𝑟(𝑁𝑎) 22,99 = = 0,39 𝑀𝑟(𝑁𝑎𝐶𝑙) 58,44

Obsah Na v 500 ml polievky: 0,39 . 0,02 = 7,86.10-3 Hmotnosť Na v 500 ml polievky: 7,86. 10-3 . 500g = 3,93 g , teda približne 4g!

2. úloha: Overiť, či v 700 mg glutamanu sodného je 100 mg sodíka: V predchádzajúcom príklade sme overovali tvrdenie, že v glutamane sodnom je 12 % sodíka. Na základe tohto údaju je v 700 mg glutamanu sodného: 0,12.700 mg = 84 g sodíka, čo je sporné s tvrdením v knihe. Ak vezmeme prepočet čistého bezvodého glutamanu sodného, kde sme vypočítali obsah sodíka na 13,59%, potom: 0,1359.700 mg = 95,13 g, čo je údaj bližšie k tvrdeniu autora. 3. úloha: Overiť výpočtom, či 4100 mg sodíka je 170 % z 2400 mg: Ide o jednoduchú úlohu, ktorú zvládnu aj žiaci na základnej škole, problémom je zorientovať sa v údajoch. 4100

𝑤(𝑁𝑎) = 2400 = 1,708 = 𝟏𝟕𝟎, 𝟖 % 6. Vyhľadajte na internete čo je glutamanová (nesprávne glutamátová) intolerancia a ako sa prejavuje. Dôveryhodné informácie nájdeme na internetovej stránke Ambulancie klinickej výživy. 7. Spracujte základné informácie o látke do pojmovej mapy: Glutaman je – okrem iného – komunikačná molekula nervového systému (neurotransmiter), ktorá má excitačný (dráždivý) účinok na nervové bunky. Glutaman sa vyskytuje vo všetkých rastlinách aj živočíšnych organizmoch. Ľudské telo napríklad obsahuje skoro 2 kg glutamanu. Glutaman, ktorý je súčasťou bielkovín (viazaný), nemôžeme cítiť. Voľný glutaman (nie je súčasťou bielkovín) má priamy vplyv na nervové bunky a v dutine ústnej vyvoláva chuťové vnemy. Najviac voľného glutamanu obsahuje parmezán, huby, paradajky, hrášok, kukurica. Glutaman sodný má výrazné chuťové vlastnosti a predpokladá sa, že jeho vnem je sprostredkovaný samostatnými nervovými zakončeniami v sliznici jazyka a podnebia. Preto sa považuje za novú chuťovú modalitu. Ak sa vás teda niekto opýta, koľko chutí vníma človek, môžete povedať, že päť: sladké, slané, horké, kyslé a “umami” . “Umami” je japonské slovo, ktoré znamená “pochúťka” a japonská kuchyňa ho rezervovala pre glutaman sodný, ktorý začiatkom 20. storočia získavali japonskí kuchári z morských rias, hoci nevedeli, o akú látku ide.

15

Glutaman sodný sa dá kombinovať so slanou a kyslou chuťou, ale med (sladké) či grapefruit (horké) si ním veľmi nevylepšíte. (http://www.akv.sk/) Ukážky prác žiakov (Obr.3)

Obrázok 3: Ukážky pojmových máp žiakov k téme glutaman sodný Prameň: vlastný archív Úlohy v pracovnom liste sú zamerané nielen na výpočty v stredoškolskej chémii a na názvoslovie v organickej chémii, ale hlavne na prácu s textom, na rozvíjanie zručnosti ako získať potrebné údaje, či už zo samotného textu alebo z chemických tabuliek. 2.2 Soľ v ľudskom tele Jednu hodinu v prípravách projektu sme venovali téme kuchynská soľ. Pre žiakov som opäť pripravila pracovný list, tentokrát viac zameraný na samostatnú prácu, ale rovnako na prácu s textom, vyhľadávanie a spracovávanie informácií. Jedna časť pracovného listu je venovaná prípravným výpočtovým úlohám k praktickej časti. Celý pracovný list je uvedený v prílohe 2. 1. Chlorid sodný je bezfarebná, kryštalická látka slanej chuti, dobre rozpustná vo vode. Často sa označuje ako kuchynská soľ alebo len soľ. Chlorid sodný je pre ľudský organizmus nevyhnutný. Jeho nedostatok vyvoláva pocit únavy, bolesti hlavy, depresie, kŕče lýtkového svalu alebo poruchy vedenia nervových vzruchov. Odporúčaný denný príjem chloridu sodného pre človeka sa pohybuje okolo 5 gramov. Skutočný denný príjem vo vyspelých zemiach pritom je priemerne až 15 gramov na osobu a deň. Je to spôsobené nadmernou konzumáciou údenín, slaných syrov, instantných polotovarov a solených pochutín (chipsy, oriešky, tyčinky). Vyšší príjem chloridu sodného je príčinou zvýšeného krvného tlaku, ktorý často vedie k cievnym a srdcovým chorobám, ako je napríklad infarkt myokardu alebo mozgová mŕtvica. a) Vyhľadajte v literatúre, učebnici chémie, na internete informácie o fyzikálnych a chemických vlastnostiach chloridu sodného a doplňte do tabuľky:

16

Fyzikálne vlastnosti NaCl Farba, vzhľad Tvrdosť tv, tt rozpustnosť

Chemické vlastnosti Molárna hmotnosť Typ väzby Štruktúra

b) Vytvorte pojmovú mapu o účinkoch chloridu sodného na ľudský organizmus. c) Vyhľadajte informácie o rôznych druhoch soli používaných na dochucovanie jedál, ako napr.: morská soľ, Himalájska soľ... d) Prečo sa kuchynská soľ obohacuje jódom a fluórom? e) Z hodín biológie si pripomeňme rozloženie vnímania chutí na jazyku. V skutočnosti každý chuťový pohárik môže vnímať všetky chuti, ale vnímanie je v rôznych oblastiach jazyka rôzne citlivé. Priraďte k chutiam čísla podľa obrázka (Obr. 4):  Slaná ........................  Horká ........................  Sladká ........................  Kyslá ........................ Obrázok 4: Rozloženie oblastí vnámania chutí na jazyku Prameň: Lidské smysly.wbs.cz 2. Nasledujúca tabuľka obsahuje údaje o obsahu soli vo vybraných potravinách. Zakreslite potrebné údaje do grafu – vytvorte stĺpcový diagram. Tabuľka 1: Orientačné hodnoty obsahu NaCl vo vybraných potravinách POTRAVINA

OBSAH NaCl

POTRAVINA

OBSAH NaCl

Párky, špekáčiky, salámy

2,0 g / 100 g

Balkánske syry, Korbáčiky

5,0 g / 100 g

Trvanlivé salámy

2,3 g / 100 g

syr Akawi

8,0 g / 100 g

Údené mäso, slanina

3,3 g / 100 g

Popcorn solený

6,6 g / 100 g

Paštéty

2,5 g / 100 g

Chipsy Bohemia

1,7 g / 100 g

3,2 g / 100 g

Instantné polievky

4,0 g / 100 g

Tavené syry

Prípravné úlohy k praktickej časti:

17

a) Vypočítajte, koľko tuhého AgNO3 potrebujeme navážiť na prípravu 500 ml odmerného zásobného roztoku AgNO3 s koncentráciou c = 0,05 mol.dm-3. Riešenie:

𝑚 = 𝑐. 𝑀. 𝑉 = 0,05 𝑚𝑜𝑙. 𝑑𝑚−3 . 169,87 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 −1 . 0,5 𝑑𝑚3 = 𝟒, 𝟐𝟓 𝒈

Na prípravu roztoku potrebujeme navážiť 4,25 gramov AgNO3. b) Štandardnou látkou v argentometrii je suchý a vyžíhaný chlorid sodný. Vypočítajte presnú koncentráciu štandardného roztoku NaCl, ktorý bol pripravený rozpúšťaním presne 0,7335 g NaCl na 250 ml roztoku. Riešenie:

𝑛 𝑚 0,7335𝑔 = = = 𝟎, 𝟎𝟓𝟎𝟐𝟏 𝒎𝒐𝒍. 𝒅𝒎−𝟑 𝑉 𝑀. 𝑉 58,44 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 −1 . 0,25 𝑑𝑚3 Koncentrácia štandardného roztoku bola 0,05021 mol.dm-3. 𝑐=

c) Na stanovenie presnej koncentrácie odmerného roztoku AgNO3 bol použitý štandardný roztok NaCl z predchádzajúceho príkladu. Vypočítajte presnú koncentráciu roztoku AgNO3, ak bolo na titráciu 25 ml roztoku NaCl spotrebované 24,86 ml roztoku AgNO3. Riešenie: Výpočet uskutočníme na základe chemickej rovnice vyjadrujúcej dej prebiehajúci v titračnej banke: AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3 Z upravenej rovnice vyplýva: n (AgNO3) = n (NaCl) Teda:

c(AgNO3).V(AgNO3) = c(NaCl).V(NaCl) 𝑐(AgNO3 ) =

0,05021 mol.dm−3 .0,025dm3 0,02486dm3

= 𝟎, 𝟎𝟓𝟒𝟗𝐦𝐨𝐥. 𝐝𝐦−𝟑

Presná koncentrácia AgNO3 je 0,0549 mol.dm-3. d) Vyhľadajte na internete kartu bezpečnostných údajov látky dusičnan strieborný a vypíšte:  údaje o bezpečnosti (R-vety)  údaje o riziku (S-vety) pri práci  piktogramy nebezpečnosti  upozornenia na nebezpečnosť (H vety)  bezpečnostné upozornenia (P vety) Riešenie: a) R34: Spôsobuje popáleniny/poleptanie. R8: Pri kontakte s horľavým materiálom môže spôsobiť požiar. R50/53: Veľmi jedovatý pre vodné organizmy, môže spôsobiť dlhodobé nepriaznivé účinky vo vodnej zložke životného prostredia.

18

b) S 1/2 Uchovávajte uzamknuté a mimo dosahu detí. S 26 V prípade kontaktu s očami je potrebné ihneď ich vymyť s veľkým množstvom vody a vyhľadať lekársku pomoc. S 45 V prípade nehody alebo ak sa necítite dobre, okamžite vyhľadajte lekársku pomoc (ak je to možné, ukážte označenie látky alebo prípravku). S 60 Tento materiál a príslušná nádoba musia byť zneškodnené ako nebezpečný odpad. S 61 Zabráňte uvoľneniu do životného prostredia. Oboznámte sa so špeciálnymi inštrukciami/kartou bezpečnostných údajov.

c) d) H272 Môže prispieť k rozvoju požiaru; oxidačné činidlo. H314 Spôsobuje vážne poleptanie kože a poškodenie očí. H410 Veľmi toxický pre vodné organizmy, s dlhodobými účinkami. e) P280 Noste ochranné rukavice/ochranný odev/ochranné okuliare/ochranu tváre. P273 Zabráňte uvoľneniu do životného prostredia. P305+P351+P338 PO ZASIAHNUTÍ OČÍ: Niekoľko minút ich opatrne vyplachujte vodou. Ak používate kontaktné šošovky a ak je to možné, odstráňte ich. Pokračujte vo vyplachovaní. P301+P330+P331 PO POŽITÍ: vypláchnite ústa. Nevyvolávajte zvracanie.

19

20

3 STANOVENIE OBSAHU SOLI V INSTANTNÝCH POLIEVKACH Nájsť vhodnú metódu na stanovenie soli v polievkach nebolo jednoduché. Do značnej miery nás obmedzovali možnosti vybavenia nášho laboratória. Keďže sme našli zvyšný roztok chromanu draselného, napriek zákazu jeho používania, použili sme ho v titračnom stanovení – v argentometrii. Uvedomujem si, že táto metóda nie je vhodná pre školské laboratória, preto v závere uvádzam možné alternatívy. 3.1 Postup laboratórneho stanovenia Úloha: Stanoviť a porovnať obsah chloridu sodného v jednotlivých druhoch instantných polievok značky Vifon Princíp: Na stanovenie chloridu sodného je vhodné použiť metódu zrážacej odmernej analýzy – argentometriu. Chlorid sodný sa stanoví priamou titráciou podľa Mohra. Odmerným roztokom je roztok dusičnanu strieborného, ktorý s chloridom sodným reaguje za vzniku bielej zrazeniny. Chlorid sodný obsiahnutý v instantných polievkach sa v prvej fáze stanovenia vylúhuje do vriacej vody. Vzniknutý slaný roztok sa následne od zvyšku polievky odfiltruje. Ďalšie stanovenie prebieha vo filtráte. Do slaného roztoku sa pridá indikátor chroman draselný, ktorý tvorí s dusičnanom strieborným červenohnedú zrazeninu chromanu strieborného. Potom sa vzorka titruje odmerným roztokom dusičnanu strieborného s presnou koncentráciou. V roztoku prebieha reakcia medzi stanovovaným chloridom sodným a dusičnanom strieborným, čo je spôsobené menším súčinom rozpustnosti chloridu strieborného v porovnaní so súčinom rozpustnosti chromanu draselného (chlorid strieborný má menšiu rozpustnosť než chroman strieborný). Chemickú reakciu možno vyjadriť rovnicou: AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3. Obsah chloridu sodného v roztoku počas titrácie postupne klesá. Reakciou vzniká biela zrazenina chloridu strieborného, ktorá dáva titrovanému roztoku mliečny biely zákal. Čím viac chloridu sodného roztok obsahuje, tým viac dusičnanu strieborného spotrebujeme. Vo chvíli, keď zreaguje posledná molekula NaCl, začne pridávaný dusičnan strieborný reagovať s prítomným indikátorom chromanom draselným podľa rovnice: 2AgNO3 + K2CrO4  Ag2CrO4 + 2KNO3. Reakciou vzniká červenohnedý chroman strieborný. Ten zafarbí skúmaný roztok na oranžovo až červenohnedo. To je znak toho, že stanovovaný chlorid sodný už v roztoku nie je. Zo spotreby dusičnanu strieborného vypočítame obsah chloridu sodného v roztoku (www.laboratorium.cz, www.iuventa.sk). Pomôcky: Laboratórne váhy, kadičky, kahan (varič), trojnožka, sieťka, stojan, lyžička, titračná banka, odmerný valec, odsávacia Erlenmeyerova banka, Büchnerov lievik, filtračný papier, výveva, byreta, svorka, držiak, sklenená tyčinka, lievik, odmerná banka

21

Materiál a chemikálie: destilovaná voda, roztok dusičnanu strieborného (c = 0,05 mol.dm-3), 5% roztok chromanu draselného Postup: 1. Na váhach odvážte 10 gramov vzorky instantnej polievky (s presnosťou 0,1 g). Vzorku zalejte 100 ml vriacej destilovanej vody a 10 minút miešajte tyčinkou. 2. Počas miešania si nachystajte filtračnú aparatúru za zníženého tlaku, použite hrubý filtračný papier (ak bude filtrácia prebiehať pomaly, je možné použiť plátno alebo kávový filter). 3. Po 10 minútach miešania zmes prefiltrujte (filtrát nemusí byť číry, potrebujeme odstrániť najhrubšie častice). 4. Filtrát z banky prelejte do odmernej banky s objemom 250 ml a doplňte po rysku destilovanou vodou. 5. Z odmernej banky odpipetujte 100 ml slaného roztoku do titračnej banky. 6. K slanému roztoku v titračnej banke vám vyučujúci pridá 10 ml roztoku chromanu draselného (roztok získa slabý žltý nádych). 7. Takto pripravený roztok začnite titrovať pripraveným roztokom AgNO3. 8. Vo chvíli, keď sa roztok v titračnej banke zafarbí do oranžova, prestaňte titrovať. Pridávaný dusičnan strieborný už reaguje s indikátorom chromanom draselným za vzniku červenohnedej zrazeniny chromanu strieborného (Obr. 5)

Obrázok 5: Bod ekvivalencie pri argentometrickom stanovení NaCl Prameň: vlastný archív 9. Odčítajte na byrete spotrebu odmerného roztoku dusičnanu strieborného s presnosťou 0,1 ml. 10. Titráciu 100 ml slaného roztoku urobte ešte raz a spotreby odmerného roztoku spriemerujte. 11. Z priemernej spotreby odmerného roztoku vypočítajte obsah NaCl v 10 gramoch skúmanej vzorky, vypočítané množstvo prepočítajte na 100 g vzorky a vypočítajte percentuálny obsah soli v instantnej polievke.

22

Namerané hodnoty: Hmotnosť naváženej vzorky………………… 10g Titrácia Spotreba AgNO3 pri 1. titrácii Spotreba AgNO3 pri 2. titrácii Priemerná spotreba AgNO3 Výpočet obsahu NaCl: Výpočet obsahu NaCl vykonáme na základe chemickej rovnice: AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3. Obsah NaCl v 100 ml filtrátu Obsah NaCl v 250 ml filtrátu Obsah NaCl v navážke vzorky Obsah NaCl v 100 g vzorky

Posudok o riziku: Názov práce Vhodnosť práce

Gravimetrické stanovenie obsahu soli v instantných polievkach podľa Mohra Práca nie je vhodná ako praktické cvičenie na školách.

látka

koncentrácia

Ag NO3 K2CrO4

0,05 mol.dm-3 5%

potrebné chemikálie nebezpečné pracovať s prípravkom vlastnosti môže učiteľ žiak C, N áno áno T, N, karc. nie nie (kat. 2), muta. (kat. 2)

kategória rizika 1 zákaz

potrebná predpríprava Prípravu roztokov dusičnanu strieborného realizuje učiteľ v laboratórnom digestore. Chroman draselný je látka v školskom chemickom laboratóriu prísne zakázaná. potrebné osobné ochranné pracovné prostriedky a technické ochranné prvky Pri práci žiaci potrebujú plášť, ochranné okuliare a ochranné rukavice. Roztok chromanu draselného žiakom do titračnej banky pridá učiteľ. obmedzenia Dodržiavať uvedené koncentrácie pre

priestorové podmienky Pre túto prácu je potrebné chemické

23

odpadové hospodárstvo Roztok dusičnanu strieborného možno recyklovať v škole. Roztok

zníženie rizika.

laboratórium.

chromanu draselného je potrebné odovzdať na likvidáciu.

celkové posúdenie práce z hľadiska rizík Z hľadiska právnych a technických aspektov realizácie školských chemických pokusov je táto laboratórna práca zakázaná, pretože zlúčeniny chrómu (VI) v školách sú prísne zakázané (Bartal a kol., 2012). 3.2 Výsledky stanovenia Na hodinách Cvičení z chémie v 4. ročníku sme s maturantami stanovovali obsah soli v 5 druhoch polievok značky Vifon: cesnaková, bravčová, kuracia, krevetová a kačacia (Obr.6)

Obrázok 6: Vzorky skúmaných polievok značky Vifon Prameň: vlastný archív Uvediem namerané hodnoty a výsledky, ku ktorým sme dospeli: Obsah NaCl v 100 ml filtrátu (g) Obsah NaCl v 250 ml filtrátu (g) Obsah NaCl v navážke vzorky (g) Obsah NaCl v 100 g vzorky (g) Obsah NaCl v 60 g balení polievky (g)

cesnaková

bravčová

kuracia

krevetová kačacia

1,939. 10-3

2,335. 10-3

2,438.10-3

2,476.10-3

2,937.10-3

0,004848

0,005837

0,006096

0,006191

0,007343

0,004848

0,005837

0,006096

0,006191

0,007343

0,4848

0,5837

0,6096

0,6191

0,7343

0,2909

0,3502

0,3658

0,3715

0,4406

24

Literatúra uvádza, že odporúčaná denná dávka soli je podľa Svetovej zdravotníckej organizácie 5 gramov denne. Myslí sa všetkej soli, teda aj v iných potravinách, napríklad v mäsových výrobkoch, polievkach či omáčkach, syroch či chipsoch. Odvážili sme aj štipku soli, čo predstavovalo asi pol gramu. Na základe týchto informácií možno formulovať závery aj v porovnaní s inými značkami polievok. 3.3 Závery a odporúčania Už vyššie spomínané nedostatky využitia tejto metódy v školskom laboratóriu ma viedli k hľadaniu bezpečnejších alternatív pre zaradenie tohto cvičenia do vyučovania chémie na gymnáziu. V učebniciach analytickej chémie a laboratórnych príručiek analýzy potravín (Davídek, 1977, Severová, Brezina, 1998, Skoupil, Lecjaksová, 1988) som našla možné alternatívy, ktorých princíp v skratke uvediem. a) Stanovenie NaCl v syre Erbachovou metódou NaCl sa vyzráža presným objemom odmerného roztoku AgNO3 s koncentráciou 0,1 mol.dm-3, a jeho nadbytok sa po rozrušení syra kyselinou dusičnou a manganistanom draselným stanoví titráciou roztokom tiokyanatanu draselného s koncentráciou 0,1 mol. dm-3. Ako indikátor sa používa železitá soľ (síran amónno-železitý). Stanovenie sa používa pri kontrole správnosti solenia syrov. Priebeh opisovaných chemických dejov vyjadrujú chemické rovnice: NaCl + AgNO3  AgCl + NaNO3 AgNO3 + KSCN  AgSCN + KNO3 Fe3+ + 6 KSCN  [Fe(SCN)6]3- + 6 K+ (červenohnedé sfarbenie) Pri výpočtoch vychádzame z toho, že ide o spätnú titráciu (http://kalch.upce.cz/). b) Stanovenie chloridov potenciometrickou titráciou Ide o prístrojovú metódu, pri ktorej možno využiť IP Coach, ktorý majú mnohé školy, potrebná je ale k tomu potenciometrická elektróda. Ak škola vlastní potrebné súčasti, vyhodnotenie meraní je potom pomerne jednoduché, keďže senzory je možné pripojiť cez USB port k počítaču, ktorý výsledky meraní v časových intervaloch vyhodnotí graficky. Princíp metódy: Chloridové ióny reagujú s dusičnanom strieborným za vzniku nerozpustného chloridu strieborného podľa reakcie: Ag+ + Cl-  AgCl Nadbytočné množstvo strieborných iónov sa prejaví náhlou zmenou potenciálu, ktorá sa indikuje potenciometricky. Sleduje sa zmena potenciálu indikačnou elektródou v závislosti na objeme pridávaného odmerného roztoku. Prvý nadbytok odmerného roztoku dusičnanu strieborného sa prejaví náhlou zmenou potenciálu indikačnej

25

elektródy, čo sa registruje ako náhla zmena elektromotorického napätia článku, ktorého je indikačná elektróda súčasťou. Potenciometrická indikácia dovoľuje stanovenie v zafarbených alebo kalných roztokoch, kde vizuálna indikácia zlyháva, a tiež poskytuje možnosť súčasného stanovenia prípadne prítomných bromidov a jodidov, ktoré sa vzhľadom k svojim súčinom rozpustnosti zrážajú dusičnanom strieborným pred chloridmi. Z prístrojových techník možno ešte využiť konduktometriu. Konduktometria je elektroanalytická metóda založená na meraní vodivosti roztokov. Konduktometrické titrácie sú bežné titrácie, pri ktorých sa indikácia ekvivalentného bodu realizuje konduktometricky. Po zasunutí vodivostnej nádobky do titrovaného roztoku pri stálom miešaní sa pridáva titračné činidlo a registruje sa vodivosť roztoku. Titračné krivky majú tvar dvoch za sebou nasledujúcich priamok a zlom na tejto závislosti predstavuje ekvivalentný bod.

26

4 RIEŠENIE PROBLÉMU Ako som už uviedla, jednou z možností náhrady soli v potravinách je použitie byliniek, ktoré svojimi koreniacimi účinkami umožňujú čiastočnú náhradu soli a jej možné zníženie v pokrmoch, sú to napr. bobkový list, aníz, bazalka, cesnak, cibuľa, fenikel, kôpor, majoránka, rozmarín, oregano, petržlenová vňať, zelerová vňať, pažítka, rasca, tymian, ľanové semienko, slnečnicové semienko, sezamové semienko (www.akv.sk). Z viacerých možností, ktoré sa nám ponúkali, sme si vybrali hydroponické pestovanie byliniek s plánom vytvoriť zelené okno. Nápad bol odvážny vzhľadom na naše nulové skúsenosti, ale prijali sme ho ako výzvu. 4.1 Hydropónia - čo je potrebné vedieť Čo sme sa museli naučiť: -

-

-

-

-

ide o pestovanie zelene bez pôdneho substrátu. Rastliny prijímajú potrebné živiny a vlahu zo špeciálneho vodného roztoku. Pôdny substrát je nahradený hydroponickým – najčastejšie keramzitom. Ten plní najmä upevňovaciu funkciu, pomáha udržať rastlinu vo zvislej polohe. Zároveň zaisťuje, aby sa ku koreňom dostalo vyvážené množstvo vzduchu, vlahy a živín. Pri hydroponickom pestovaní sa využíva systém dvoch nádob. Vnútorná nádoba, v ktorej je keramzit a koreňový systém rastliny, a vonkajšia, vodotesná nádoba. Tá vnútorná má otvory na boku aj na dne na prerastajúce korene a na spodnej strane zasa na uloženie výživnej tablety (Obr. 7). KERAMZIT - hydroponický substrát, ktorý sa vyrába z ílu pri vysokej teplote. Je to čisto prírodný produkt, porézny, ľahký, najčastejšie hnedočervenej farby s drsným povrchom a neutrálnym pH. Nemal by sa drobiť ani lámať. Väčšinou má tvar guľôčok alebo valčekov. Aj pri hydropónii sa do zálievkovej vody pridávajú hnojivá. Tak vznikne výživný roztok, ktorý je základom dokonalého vývoja rastliny. Používajú sa však len prípravky určené na hydroponické pestovanie (urobsisam.topky.sk). Obrázok 7: Schéma hydroponického V našom prípade sme museli uvažovať systému o vhodnosti hnojiva, keďže sme Prameň: www.hajany.com plánovali bylinky konzumovať – dali sme si poradiť od odborníkov a použili hnojivo na pestovanie byliniek. VÝHODY HYDROPÓNIE o jednoduchá starostlivosť - jednoznačnosť, čo a kedy treba urobiť, o dlhý interval polievania (10 dní - 3 týždne), o hydroponické rastliny netreba pravidelne presádzať,

27

-

o zdravé rastliny, odolnejšie voči škodcom a chorobám, o substrát sa "nevyčerpá" a "neunaví", takže sa môže opakovane použiť, o hygienicky neškodný spôsob pestovania vhodný pre alergikov, o bez zápachu. NEVÝHODY HYDROPÓNIE o Náklady - hydropónia môže stáť veľa peňazí, a to najmä na začiatku o Energia a využitie zdrojov - hydroponické záhrady závisia na vybavení a elektrine, o Znalostná úroveň - je potrebné urobiť si vlastný prieskum a zistiť, aké rastliny vyhovujú vybudovanej hydroponickej záhrade.

4.2 Hydropónia – postup Inšpirácie pre naše zelené okno sme hľadali na internete aj v dostupnej literatúre (Duchoň, Kynčl, 1965), pričom sme mali niekoľko obmedzení: využiť recyklované materiály a obmedzené finančné zdroje. Nápadom nás oslovil obrázok (Obr.8) Obrázok 8: Zelená stena Prameň: duhovy-svet.blogspot.sk Postup: -

-

Rovnako ako na obrázku (Obr. 8) sme využili prázdne plastové fľaše od minerálok a plastové poháriky, ktoré ostali ako odpad po školskom plese. Keďže sme sa dočítali v literatúre o tom, že koreňový systém aj so živným roztokom by nemal byť vystavený slnečnému žiareniu, najprv sme fľaše nastriekali bielou farbou, čím získali aj elegantný vzhľad. Do fliaš sme vyrezali dva otvory v tvare Obrázok 9: Náš hydroponický systém kríža (Obr. 9). Prameň: vlastný archív Dno plastových pohárikov sme na niekoľkých miestach prederavili horúcim klincom. Niekoľko dní vopred sme sa snažili predpestovať si zo semienok bylinky (Obr. 10), ale pre pomalý rast a potrebnú starostlivosť sme radšej nakoniec zakúpili predpestované bylinky. Začali sme pažítkou, petržlenom, rôznymi druhmi mäty a bazalkou.

28

Obrázok 11: Predpestovanie byliniek Prameň: vlastný archív

Obrázok 10: Vymývanie hliny z koreňového systému Prameň: vlastný archív

-

Korene predpestovaých byliniek sme zbavili hliny tak, že sme veľmi opatrne vymyli ich korene pod tečúcou vodou (Obr. 11) Do pohárikov sme vložili bylinky tak, aby niekoľko korienkov prechádzali otvormi na dne pohárika a obsypali sme bylinku keramzitom. Pohárik sme vtlačili do otvoru na plastovej fľaši (Obr. 9). Fľašu sme naplnili roztokom hnojiva na pestovanie byliniek pripraveného podľa návodu tak, aby len spodné časti korienkov siahali do roztoku (Obr. 9). Vytvorili sme skúšobný systém v menšej verzii, aby sme overili, ako budú bylinky reagovať na zmenu v pestovaní, ktorým vyhovuje takéto pestovanie, ktorým nie (Obr. 12). A nechali sme si týždeň na premýšľanie, ako vylepšiť náš hydroponický systém tak, aby bol stabilnejší.

Obrázok 12: Naša prvá zelená stena

29

Prameň: vlastný archív

Ako vidno na obrázku (Obr. 12) vyskúšali sme pestovanie rastliniek v keramzite, ale aj v bio gélových guličkách (dolná časť obrázka), ktoré sa predávajú už hotové. Sú to doslova vodná a výživová zásobáreň pre rastliny. Obsahujú všetky potrebné živiny ako zemina. Oproti nej však majú jednu výhodu - rastliny naaranžované v géle nie je potrebné tak často zalievať a už vôbec nie hnojiť. A navyše vyzerajú atraktívne a pútavo. V bio guličkách sme pestovali okrasné rastliny, najlepšie sa darilo rastlinke zelenec (Chlorophytum comosum). Po týždni úvah sme začali s pomocou pána školníka vytvárať naše zelené okno. Namontoval nám nad okno lištu s háčikmi, na ktoré sme zavesili retiazky. Na tie sme postupne vešali pomocou háčikov fľaše s bylinkami (Obr. 13)

Obrázok 13: Vytváranie zeleného okna

Prameň: vlastný archív

Rastlinky sa postupne tak rozrástli, že sme ich museli strihať, mätu sme napríklad využili na prípravu osviežujúcich nápojov počas horúcich dní v máji. Počas horúcich dní sme museli zatiahnuť žalúzie, aby sa rastlinkám dostávalo len filtrované svetlo, keďže okná chemického laboratória sú nasmerované na juh a slnečné svetlo by spálilo bylinky. 4.3 Skúsenosti a udržateľnosť riešenia projektu Z našej skúsenosti s hydroponickým pestovaním byliniek vyplývajú takéto závery: Osvedčilo sa nám pestovanie hlavne mäty, bazalky a pažítky – tým sa darilo mimoriadne dobre. Neosvedčilo sa pestovanie petržlenu, pretože i napriek našej snahe jeho korene zhnili.

30

Z časového a aj finančného hľadiska sa nám nepodarilo systém zautomatizovať, museli sme zásobný roztok do fliaš dopĺňať manuálne, čo bolo dosť náročné, lebo sme museli sledovať výšku hladiny roztoku vo fľašiach.

Obrázok 14: Systém prepojenia fliaš na zautomatizovanie dopĺňania zásobného roztoku Prameň: vlastný archív Preto do budúcnosti žiaci vypracovali návrh zautomatizovania pridávania zásobného roztoku, okrem jednoduchého systému na sledovanie výšky hladiny (plavák z penového polystyrénu a drevenej paličky s označenou optimálnou a minimálnou výškou hladiny), premysleli aj dopĺňanie roztoku. Systém spočíva v umiestnení nádoby (väčšej fľaše) so zásobným roztokom hore nad zavesené fľaše. Jednotlivé fľaše prepojiť hadičkami so zásobnou fľašou ako naznačuje schéma na obrázku (Obr.14). Hadičky (napríklad od infúzie) je potrebné zabezpečiť tlačkami, aby sa mohol regulovať prietok roztoku, čím sa zabezpečí, že hladina roztokov vo fľašiach bude rovnaká. Navyše, keďže zásobná fľaša bude umiestnená pomerne vysoko, premysleli žiaci aj to, ako dostať do nej zásobný roztok bez väčšej námahy. Využili kompresor, ktorým sa napumpoval vzduch do pomocnej fľaše, čím sa vytvoril pretlak a vytlačil sa roztok do zásobnej fľaše hore (Obr. 15).

Obrázok 15: Systém zapojenia kompresora a dopĺňanie zásobného roztoku Prameň: vlastný archív Na záver žiaci spracovali video s prezentáciou svojej práce a umiestnili Ho na internetovú stránku súťaže (viď http://www.chemgeneration.com/sk/futureheroes/hlasujte-za-t%c3%admy.html). V súťaži získali druhé miesto.

31

32

ZÁVER Projektové vyučovanie je výborný nástroj, ktorý je schopný postihnúť širokú škálu vzdelávacích potrieb. Úlohou opisovaného projektu Zelené okná bolo vyriešiť problém z každodenného života týkajúci si trvalo udržateľného rozvoja pomocou vedeckých metód. Táto úloha korešpondovala s úlohou súťaže vedeckej súťaže Hrdinovia budúcnosti, ktorej organizátorom je spoločnosť BASF Slovensko spol. s r.o. Súťaž bola vyhlásená na portáli www.chemgeneration.com. Spolu so žiakmi sme vybrali problém zdravej výživy, stravovania sa spolužiakov a hydroponického pestovania byliniek. V práci som opísala projekt od teoretickej prípravy cez praktické overovanie faktov až po návrh riešenia problému a jeho vylepšení. Prácu som doplnila aj pracovnými listami, ktorých obsah tvoril námety prípravných hodín projektu. Z časového hľadiska išlo o náročný projekt, čo bolo spôsobené aj tým, že išlo o súťažný projekt a našim cieľom bolo v súťaži dosiahnuť čo najlepšie umiestnenie. Súčasťou projektu je aj praktické cvičenie zamerané na stanovenie obsahu soli v instantných polievkach. Stanovovali a porovnávali sme obsah soli v rôznych druhoch instantných polievok značky Vifon. Výsledky stanovovaní, ale aj získané vedomosti o vplyve soli a glutamanu sodného na ľudský organizmus nás inšpirovali hľadať riešenie ako nahradiť tieto aditíva v potravinách. Riešenie, ktoré sme navrhli a zrealizovali bol pomerne jednoduchý a finančne nenáročný hydroponický systém pestovania byliniek spojený s estetickým riešením zeleného okna. Na záver by som chcela zdôrazniť, že zvolená téma projektu je pomerne široká, projekt preto možno zaradiť aj napríklad k téme Aminokyseliny do 3. ročníka gymnázia, pretože glutaman sodný je sodná soľ jednej aminokyseliny a navyše sa predpokladá, že žiaci majú dostatočné vedomosti o fotosyntéze získané z hodín biológie. Projekt využíva medzipredmetové vzťahy, preto je ho vhodné spojiť s hodinami biológie či estetickej výchovy. Tiež implementuje mediálnu a environmentálnu výchovu do vyučovania, pretože žiaci pracujú s informáciami získanými z rôznych informačných zdrojov a médií, spracujú ich, overujú a pozrú sa na pestovanie byliniek z iného uhla pohľadu. Verím, že sa predložená práca stane inšpiráciou kolegom na zaradenie podobných projektov do ich školských vzdelávacích programov a umožní im urobiť vyučovanie zaujímavejším a pestrejším.

33

ZOZNAM BIBLIOGRAFICKÝCH ZDROJOV 1. BUKOVSKÝ, I. 2006. Návod na prežitie pre muža. 1. vydanie. AKV – Ambulancia klinickej výživy, s.r.o., Bratislava. 2006 ISBN 80-969571-0-4 2. DAVÍDEK, J. a kol. 1977. Laboratorní příručka analýzy potravin, 1. vydanie, Praha: 1977, 720 s. 3. DUCHOŇ, F – KYNČL, J. 1965. Hydroponie – Pestování rostlin v živných roztocích. SPN, Praha, 1965, 199s. 4. HEGER, J. 1998. Ako tvoriť názvy v organickej chémii. 1. vydanie. SPN, Bratislava.1998 ISBN: 80-08-02662-6 5. SEVEROVÁ, M., BŘEZINA, P. 1998. Návody pro laboratorní cvičení z analýzy potravin, Vyškov, 1998, 44 s. ISBN 80-7231-022-4 6. SKOUPIL, J., LECJAKSOVÁ, Z. 1988. Chemické kontrolní metody, 1. vydanie, Praha, 1988, 280 s. Internetové zdroje 7. Bukovský, I. Skoro všetko o glutamáte sodnom... [online]. Ambulancia klinickej výživy, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://www.akv.sk/index.php?option=com_content&task=view&id=85&Itemid=34 8. Bukovský, I. Ako soliť menej a zachovať chuť jedla? [online]. Ambulancia klinickej výživy, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://www.akv.sk/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=13&Ite mid=30 9. Hydropónia - moderné pestovanie interiérových rastlín. [online]. Urobsisam.sk, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://urobsisam.topky.sk/zahrada/izboverastliny/hydroponia-moderne-pestovanie-interierovych-rastlin 10. Hydoponics. [online]. en.wikipedia.org, https://en.wikipedia.org/wiki/Hydroponics

[cit.

2.9.2015].

Dostupné

na

11. Hydroponie a jak na ni. [online]. www.hajany.com [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://www.hajany.com/clanky/zahrada_-flora/hydroponie-a-jak-na-ni.html 12. Chuť [online]. Lidské smysly.wbs.cz [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://www.lidskesmysly.wbs.cz/Chut.html 13. Mléčne výrobky. [online]. kalch.upce.cz [cit. 2.9.2015]. http://kalch.upce.cz/add_on/navody/analpotr/uloha11.pdf

Dostupné

na

14. Stanovení obsahu chloridu sodného v potravinách [online]. laboratorium.cz, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://lnk.sk/3Gh 15. Tarapčík, P. Stanovenie obsahu NaCl v potravinárskej soliacej zmesi. Praktické úlohy z analytickej chémie. Chemická olympiáda – kategória A, 46. Ročník, šk. rok 2009/2010. [online]. laboratorium.cz, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://lnk.sk/3Gg 16. TIP - jak pěstovat na malém prostoru? 2012. [online]. duhovy-svet.blogspot.sk, [cit. 2.9.2015]. Dostupné na http://duhovy-svet.blogspot.sk/2012/06/tip-jak-pestovatna-malem-prostoru.html

34

ZOZNAM PRÍLOH

Príloha 1 Pracovný list Pravda o glutamane sodnom Príloha 2 Pracovný list Soľ v ľudskom tele

35

Príloha 1 Pravda o glutamane sodnom 1. Glutaman sodný či glutamát sodný? Ktorý názov je správny? 2. Kyselina glutámová je aminokyselina – súčasť bielkovín všetkých rastlín a živočíchov. V prírode sa prirodzene vyskytuje iba L-forma kyseliny glutámovej. K najväčším klamstvám potravinárskeho priemyslu o glutamane sodnom patrí tvrdenie, že syntetický glutaman je identický s prírodným. Nie je to pravda: prírodný glutaman sa nevyskytuje v D-forme, kým syntetický obsahuje aj malé množstvo L-formy. Napíšte obe formy kyseliny glutámovej. 3. Napíšte rovnicu prípravy glutamanu sodného. 4. Overte výpočtom percentuálny údaj v texte, ak sumárny vzorec bezvodého glutamanu sodného je C5H8NO4Na: „Glutamát sodný obsahuje 12% sodíka. Každý človek, ktorý reaguje negatívne na zvýšený príjem sodíka (migréna, zvýšený krvný tlak a pod.), by mal kontrolovať príjem celkového sodíka a to znamená, že aj zdroje glutamátu sodného.“ Bukovský I.: Návod na prežitie pre muža 5. Iný príklad zo spomínanej knihy: 2 porcie “sáčkovej” polievky napríklad obsahujú 2% chloridu sodného v tekutej forme (to sa rovná asi 4 g! čistého sodíka v 500 ml) a 700 mg glutamátu sodného (= 100 mg sodíka), spolu 4100 mg sodíka – to je 170%! denného bezpečného maxima pre príjem sodíka (2400 mg podľa WHO). Neveríte? Autor nás vyzýva, aby sme si overili aj tento prepočet...Prepočítajte údaje vyznačené tučným písmom. 6. Vyhľadajte na internete čo je Glutamátová (glutamanová) intolerancia a ako sa prejavuje. 7. Spracujte základné informácie o látke do pojmovej mapy: Glutaman je – okrem iného – komunikačná molekula nervového systému (neurotransmiter), ktorá má excitačný (dráždivý) účinok na nervové bunky. Glutaman sa vyskytuje vo všetkých rastlinách aj živočíšnych organizmoch. Ľudské telo napríklad obsahuje skoro 2 kg glutamanu. Glutaman, ktorý je súčasťou bielkovín (viazaný), nemôžeme cítiť. Voľný glutaman (nie je súčasťou bielkovín) má priamy vplyv na nervové bunky a v dutine ústnej vyvoláva chuťové vnemy. Najviac voľného glutamanu obsahuje parmezán, huby, paradajky, hrášok, kukurica. Glutaman sodný má výrazné chuťové vlastnosti a predpokladá sa, že jeho vnem je sprostredkovaný samostatnými nervovými zakončeniami v sliznici jazyka a podnebia. Preto sa považuje za novú chuťovú modalitu. Ak sa vás teda niekto opýta, koľko chutí vníma človek, môžete povedať, že päť: sladké, slané, horké, kyslé a “umami” . “Umami” je japonské slovo, ktoré znamená “pochúťka” a japonská kuchyňa ho rezervovala pre glutaman sodný, ktorý začiatkom 20. storočia získavali japonskí kuchári z morských rias, hoci nevedeli, o akú látku ide. Glutaman sodný sa dá kombinovať so slanou a kyslou chuťou, ale med (sladké) či grapefruit (horké) si ním veľmi nevylepšíte.

36

Príloha 2 Soľ v ľudskom tele 1. Chlorid sodný je bezfarebná, kryštalická látka slanej chuti, dobre rozpustná vo vode. Často sa označuje ako kuchynská soľ alebo len soľ. Chlorid sodný je pre ľudský organizmus nevyhnutný. Jeho nedostatok vyvoláva pocit únavy, bolesti hlavy, depresie, kŕče lýtkového svalu alebo poruchy vedenia nervových vzruchov. Odporúčaný denný príjem chloridu sodného pre človeka sa pohybuje okolo 5 gramov. Skutočný denný príjem vo vyspelých zemiach pritom je priemerne až 15 gramov na osobu a deň. Je to spôsobené nadmernou konzumáciou údenín, slaných syrov, instantných polotovarov a solených pochutín (chipsy, oriešky, tyčinky). Vyšší príjem chloridu sodného je príčinou zvýšeného krvného tlaku, ktorý často vedie k cievnym a srdcovým chorobám, ako je napríklad infarkt myokardu alebo mozgová mŕtvica. Úlohy: a) Vyhľadajte v literatúre, učebnici chémie, na internete informácie o fyzikálnych a chemických vlastnostiach chloridu sodného a doplňte do tabuľky: Fyzikálne vlastnosti NaCl Chemické vlastnosti Farba, vzhľad Molárna hmotnosť Tvrdosť Typ väzby tv, tt Štruktúra rozpustnosť b) Vytvorte pojmovú mapu o účinkoch chloridu sodného na ľudský organizmus. c) Vyhľadajte informácie o rôznych druhoch soli používaných na dochucovanie jedál, ako napr.: morská soľ, Himalájska soľ... d) Prečo sa kuchynská soľ obohacuje jódom a fluórom? e) Z hodín biológie si pripomeňme rozloženie vnímania chutí na jazyku. Ve skutočnosti každý chuťový pohárik môže vnímať všetky chuti, ale vnímanie je v rôzných oblastiach jazyka rôzne citlivé. Priraďte k chutiam čísla podľa obrázka (Obr.):  Slaná ........................  Horká ........................  Sladká ........................  Kyslá ........................ 2. Nasledujúca tabuľka obsahuje údaje o obsahu soli vo vybraných potravinách. Zakreslite potrebné údaje do grafu – vytvorte stĺpcový diagram. Tabuľka 1: Orientačné hodnoty obsahu NaCl vo vybraných potravinách

POTRAVINA

OBSAH NaCl

POTRAVINA

OBSAH NaCl

Párky, špekáčiky, salámy

2,0 g / 100 g

Balkánske syry, Korbáčiky

5,0 g / 100 g

Trvanlivé salámy

2,3 g / 100 g

syr Akawi

8,0 g / 100 g

37

Údené mäso, slanina

3,3 g / 100 g

Popcorn solený

6,6 g / 100 g

Paštéty

2,5 g / 100 g

Chipsy Bohemia

1,7 g / 100 g

3,2 g / 100 g

Instantné polievky

4,0 g / 100 g

Tavené syry

Prípravné úlohy k praktickej časti: a) Vypočítajte, koľko tuhého AgNO3 potrebujeme navážiť na prípravu 500 ml odmerného zásobného roztoku AgNO3 s koncentráciou c = 0,05 mol.dm-3. b) Štandardnou látkou v argentometrii je suchý a vyžíhaný chlorid sodný. Vypočítajte presnú koncentráciu štandardného roztoku NaCl, ktorý bol pripravený rozpúšťaním presne 0,7335 g NaCl na 250 ml roztoku. c) Na stanovenie presnej koncentrácie odmerného roztoku AgNO3 bol použitý štandardný roztok NaCl z predchádzajúceho príkladu. Vypočítajte presnú koncentráciu roztoku AgNO3, ak bolo na titráciu 25 ml roztoku NaCl spotrebované 24,86 ml roztoku AgNO3. d) Vyhľadajte na internete kartu bezpečnostných údajov látky dusičnan strieborný a vypíšte: - údaje o bezpečnosti (R-vety) - údaje o riziku (S-vety) pri práci - piktogramy nebezpečnosti - upozornenia na nebezpečnosť (H vety) - bezpečnostné upozornenia (P vety)

38