Virtuel Galathea 3

Projekter » Krudt og kugler

1. Påvisning af nitrat i kompost

Formål: At påvise, at der er dannet nitrat NO₃^-, når organisk materiale nedbrydes i en kompostdynge.

Teori: Organisk materiale som fx protein og urinstof indeholder nitrogen (kvælstof). Når det nitrogenholdige organiske materiale nedbrydes, dannes der ammoniak, NH₃. Nedbrydningen af urinstof (urea, carbamid) CO(NH₂)₂ forløber under indvirkning af enzymet urease:

NH₂-CO-NH₂(aq) + H₂O(l) → CO₂(g) + 2 NH₃(aq)

urinstof + vand → carbondioxid + ammoniak

Den dannede ammoniak vil ved den pH-værdi, der er i jord, omdannes til ammonium, NH₄⁺. Ammonium omdannes derefter under tilstedeværelse af oxygen og ved hjælp af nitritbakterier til nitrit NO₂^-:

2 NH₄⁺(aq) + 3 O₂(g) + 2 H₂O(l) → 2 NO₂^-(aq) + 4 H₃O⁺(aq)

ammonium + oxygen + vand → nitrit + oxonium

Nitrit kan til slut under tilstedeværelse af oxygen og ved hjælp af nitratbakterier omdannes til nitrat NO₃^-:

2 NO₂^-(aq) + O₂(g) → 2 NO₃^-(aq)

nitrit + oxygen → nitrat

Den samlede omdannelse af ammonium til nitrat kaldes nitrifikation, og den kan skrives således:

NH₄⁺(aq) + 2 O₂(g) + H₂O(l) → NO₃^-(aq) + 2 H₃O⁺(aq)

ammonium + oxygen + vand → nitrat + oxonium

Nitrat kan påvises ved reaktion med jern(II)ioner i en sur opløsning:

NO₃^-(aq) + 3 Fe²⁺(aq) + 4 H₃O⁺(aq) → NO(g) + 3 Fe³⁺(aq) + 6 H₂O(l)

nitrat + jern(II)ioner + oxonium → nitrogenoxid + jern(III)ioner + vand

Den dannede nitrogenoxid kan derefter danne et mørkebrunt kompleks med jern(II)ioner, som ikke har reageret:

Fe²⁺(aq) + NO(g) → Fe(NO)²⁺(aq)

jern(II)ion + nitrogenoxid → nitrosyljern(II)ion

Apparatur: 250 mL bægerglas, tragt, filterpapir, reagensglas, stativ, pipette.

Kemikalier: Kompost, konc. svovlsyre, 0,1 M jern(II)sulfat.

Fremgangsmåde: Kom 100 g kompost i et 250 mL bægerglas og overhæld komposten med demineraliseret vand, så det netop dækker komposten. Opvarm blandingen til kogning og filtrer opløsningen ned i et andet bægerglas. Inddamp opløsningen, så der kun er nogle få mL væske tilbage.

Foto af kompost, der er overhældt med vand. Klik for at forstørre.
Foto af filtreringen. Klik for at forstørre.
Hæld 4 mL af den inddampede opløsning i et reagensglas og tilsæt forsigtigt 4 mL koncentreret svovlsyre (endelig ikke omvendt!). Husk briller. Afkøl først under vandhanen og derefter i isvand. Spænd reagensglasset op i et stativ, så det sidder lidt skråt. Tilsæt 1 mL 0,1 M jern(II) sulfat med en pipette, så opløsningen løber ned langs reagensglassets side. Jern(II)-opløsningen vil lægge sig oven på svovlsyreopløsningen. Hvis der dannes en brun ring i grænselaget, har man påvist nitrat.

Arbejdsspørgsmål:

1. Forsøg om du i hvert enkelt tilfælde kan afgøre hvilken reaktionstype, der er tale om, ved reaktionerne under ”Teori”.

2. Hvorfor vil jern(II)opløsningen lægge sig oven på svovlsyreopløsningen?