STUDERENDES ØVELSESARK TIL EKSPERIMENT A: NATURLIGE NANOMATERIALER Navn: Dato:.. MÅL: - Lær om eksistensen af naturlige nanomaterialer - Lysets interaktion med kolloider - Gelatine og mælk som eksempler på naturlige kolloider - Sammenhængen mellem mælks makro egenskaber (farve, lugt, smag, konsistens) og dets molekylære struktur. - Forstå sammenhængen mellem den molekylære struktur af mælk (nanostrukturer) og dets egenskaber og hvorledes disse kan manipuleres til at skabe nye produkter (ost, yoghurt mf.) FØR DU UDFYLDER DETTE ARK: - Læs baggrundslæsningen til øvelse A. - Stil din lærer et spørgsmål hvis du er i tvivl om noget. MATERIALER: - 1 varmeplade - 2 bægerglas 50 ml - 1 bægerglas 200 ml - 2 bægerglas 500 ml - 0.5 g gelatine pulver (Sigma-Aldrich produkt nummer G1890) - 1 teske - 800 ml skummetmælk - 4 teskefulde hvid eddike - termometer. - 1 spatel - latex engangshandsker - beskyttelsesbriller 1
ANSVARSFRASKRIVELSE: De beskrevne eksperimenter i dette dokument gør brug af kemikalier som skal bruges I henhold til deres MSDS specifikationer og i henhold til skolens sikkerhedsreglement. Personlig beskyttelse skal benyttes som indikeret, ligesom alle kemikalier skal behandle med forbehold. Faste stoffer bør ikke smages på og kontakt med hud, øjne eller tøj bør undgås. Vask hænderne efter kontakt med kemikalierne og afskaf dem som anvist. Alle forsøg må kun foretages ved deltagelse af en underviser med viden om naturvidenskabelige forsøg. Alle forsøg udføres på egen risiko. Aarhus Universitet (inano) og hele NANOYOU konsortiet tager ingen ansvar for eventuelle følgeskader ved at udføre forsøgene beskrevet her. FIGUR KILDEANGIVELSE: Billederne på side 6 er venligst udlånt af: (A) Christoph Gösselsberger, billedet er taget fra O. Hekele, C.G. Goesselsbergerand I.C. Gebeshuber: Nanodiagnostics performed on human red blood cells with atomic force microscopy"; (B) AFM billede af bakterie celler taget ved inano, Aarhus Universitet, ophavsret Park Systems XE-Bio; (C) Genprintet med tilladelse fra Shekar et al., PNAS (May 23, 2006), vol. 103, no. 21, pp 8000-8005. Ophavsret 2006 National Academy of Sciences, U.S.A. (D); AFM billed af dobbelt strenget DNA på en mica overflade, ophavret JPK Instruments AG. Ingen videre brug af disse billeder er tilladt, uden specifik tilladelse fra ophavretsholderne FREMGANGSMÅDE 1. Fremstil og test gelatine I denne del af eksperimentet vil du fremstille gelatine og teste den med en laser pointer for at bekræfte dens kolloidale natur. TRIN 1 Fremstil en 10mg/ml gelatine prøve ved at blande 0.5mg gelatine pulver med 50mL koldt vand i et bægerglas. Placer det på varmepladen og varm vandet og gelatine miksturen. Omrør med spatlen mens bægerglasset opvarmes. Bring miksturen tæt på kogepunktet (tjek temperaturen med et termometer), og sluk så kogepladen og lad miksturen køle ned. SIKKERHEDSOPLYSNING: Rør ikke bægerglasset lige efter opvarmning da det vil være meget varmt. Når det er afkølet, så fjern det fra varmepladen og stil det forsigtigt på bordet. TRIN 2 Når gelen er dannet så test den med en laser pointer. Placer et stykke hvidt papir på den anden side af bægerglasset. Lys så med laser strålen gennem gelatine prøven og nedskriv dine observationer. Når gelen er dannet så test den med laser pointeren. Placer et stykke hvidt papir på den ene side af bægerglasset. Lys da igennem bægerglasset fra den anden side (gennem gelatineprøven) og nedskriv dine observationer. ADVARSEL: lys aldrig en laser stråle mod øjnene eller kig lige ind i strålen!! Du skal bruge beskyttelsesbriller når du udfører testen. 2
TRIN 3 Gentag forsøget med laseren, men denne gang skal du teste et bægerglas fyldt med rent vand. Spørgsmål 1. Giver laser-forsøget dig oplysninger om gelatine er en kolloid? Hvorfor?.. Spørgsmål 2. Giver laser-forsøget dig oplysninger om vand er en kolloid? Hvorfor? 2. Mælk og dets egenskaber. Mælk er en naturlig kolloid og dette vil du bekræfte (ved brug af fortyndet mælk), ligesom du gjorde med gelatinen, med en laser pointer. Derefter vil du behandle mælken med syre for at forstyrre dens molekylære nanostruktur og inducere aggregation. Du bør bruge sikkerhedsbriller og handsker igennem dette eksperiment. TRIN 1 ADVARSEL: lys aldrig en laser stråle mod øjnene eller kig lige ind i strålen!! Du skal bruge beskyttelsesbriller når du udfører testen. - Brug sikkerhedsbriller - Mælk er en naturlig kolloid, men modsat gelatine er mælk ikke transparent. Hæld 400mL mælk op i et bægerglas. Prøv at teste mælken som du gjorde med gelatineprøven. Kan du se en sti af spredt lys?.. Fortynd så mælken. Kom 150mL destilleret vand i et bægerglas og tilføj 1-2 dråber mælk (brug en pipette). Bland opløsningen og lad den stå et par minutter (du vil ikke have luftbobler i opløsningen). Opløsningen vil se bleg-grå ud. Test den så igen med laser pointeren. Kan du se en sti af spredt lys?... Spørgsmål 1. Giver laser-forsøget dig oplysninger om mælk er en kolloid? 3
Spørgsmål 4. Mælk skylder dets egenskaber til eksistensen af kasein miceller, som er nanostrukturer omkring 50-300nm. Vælg fra figurerne der er vedhæftet i slutningen af dette dokument det AFM-billede som du tror stemmer overens med kasein micellerne. Indsæt billedet her. TRIN 2 - Brug det samme bægerglas med mælk som du brugte under TRIN 1. Med hjælp fra et stykke ph papir, undersøg da hvad ph af skummetmælken er (udfyld tabellen på næste side). - Placer nu det samme bægerglas med mælk på en varmeplade, tænd den og opvarm mælken til omkring 60 C Hvis du ikke har en varmeplade så kan mælken f.eks. også opvarmes ved hjælp af et varmebad. Din underviser, vil give dig instrukser om hvordan det vil foregå. TRIN 3 - Tilføj 2 skefulde af hvid eddike til den varme mælk (omkring 60 C) og omrør grundigt samtidig. Husk på at bægerglasset er varmt! Hvad sker der? Skriv dine observationer ned i tabellen. Find ph en af væsken (og skriv den ind i tabellen). Sikkerhedsanvisning: Du bør ikke smage på den syrlige aggregerede mælk. TRIN 4 - Gentag testen, men denne gang uden at opvarme mælken først. Tag et rent bægerglas og tilfør endnu engang 400mL kold mælk. Uden at opvarme tilføj så 2 skefulde af eddike og omrør. Hvad sker der?? Skriv dine observationer ned i tabellen. Find ph en af væsken (og skriv den ind i tabellen): 4
Mælk før nogle prøver: ph.. Temperaturen af mælken Effekt af at tilsætte eddike ph FORSØG 1 FORSØG 2 Spørgsmål 5. Var der en klar forskel på at tilsætte eddike til varm og kold mælk? Hvis ja uddyb. Spørgsmål 6. Baseret på resultatet af forsøget med at tilsætte eddike til varm eller kold mælk tror du så at reaktionen der sker kun er en syre-base reaktion? Forklar..... 5
Billeder til spørgsmål 4: Skær billedet ud du tror, er det rigtige svar og klister det ind ved spørgsmål 4. A B C D Billederne på denne side er ophavsretsbeskyttede. Se side 2 for kilder og brugsretsoplysning. Videre brug af disse billeder er ikke tilladt. 6