实验39 藻类植物光合强度测定
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实验39 藻类植物光合强度测定
原理
藻类植物在光合作用中吸收CO2 ，放出氧气。测定盛藻容器水中的含氧量，即可计算出藻类植物的光合强度。
以Winkler氏法测水中溶解的氧，方法准确而且简单易行。甚至极谱测氧都需用此法校准。
本法是根据向定量的水中加入二氯化锰（MnCl2 ）及氢氧化钠，二者反应产生氢氧化亚锰[Mn(OH)2 ]。水中如果有氧，则Mn(OH)2 可被氧化成为Mn(OH)3 。再加碘化钾与盐酸，则Mn(OH)3 转变成MnCl3 。MnCl3 与KI反应，游离出碘，而其重量与水中之氧成一定摩尔关系。
4MnCl2 8NaOH→4Mn(OH)2 8NaCl
4Mn(OH)2 O2 2H2 O→4Mn(OH)3
4Mn(OH)3 12HCl→4MnCl3 12H2 O
4MnCl3 4KI→4MnCl2 2I2 4KCl
将以上反应式写成总化学反应式为：
8NaOH 12HCl 4KI O2 →8NaCl 10H2 O 4KCl 2I2 (1)
用硫代硫酸钠滴定析出的碘，可得到Na2 S2 O3 与I2 之间的摩尔关系；
2I2 4Na2 S2 O3 →2Na2 S2 O6 4NaI (2)
由(1)式和(2)式可得：4摩（尔）Na2 S2 O3 相当于2摩（尔）I2 ，而2摩（尔）I2 相当于1摩（尔）O2 。即1摩（尔）Na2 S2 O3 相当于1/4摩（尔）的O2 。
故1ml浓度为0.01mol/L的Na2 S2 O3 相当于O2 的重量可用下式计算得到：
当温度为0℃，大气压为101325Pa时，可以按下式将O2 的mg数换算成ml数：
1(mol)O2 =32g=22.4L
1mlO2 =1.429mgO2
0.6998mlO2 =1mgO2
仪器药品
三角烧瓶 乳胶管
移液管 滴定管
1%淀粉溶液
二氯化锰液：称取MnCl2 ·5H2 O200克溶于500ml水中，然后向此溶液中加入2ml盐酸。
碘化钾—氢氧化钠混合液：称取180g NaOH溶于500ml水中，然后向此溶液中加入KI 50g。
硫代硫酸钠标准液：首先制备近似0.01mol/L Na2 S2 O3 溶液（称取Na2 S2 O3 ·5H2 O 2.4823g，Na2 CO3 0.02g，加新煮沸经过冷却的蒸馏水至1000ml），放暗处8─14天，然后标定。
操作步骤
取250ml三角烧瓶二个，其中一个放入几支大蕴藻（首先要称出鲜重），另一个瓶作为对照，然后向两个三角烧瓶中注满水，再加塞放在阳光下，半小时后分别测水中的含氧量。
方法如下：
1．取100ml三角烧瓶2个，编为1号和2号，用虹吸管从瓶中取出待测的水样品。1号瓶从含藻瓶取水，2号瓶从对照瓶取水。虹吸管要放到瓶底，最初吸出的10ml弃去不要，水要取满瓶，要满到极点，需要测定瓶中的水的准确毫升数（可指定1号瓶水的毫升数为A，2号瓶水的毫升数为B）。
2．用移液管取MnCl2 液0.5ml，插到液面下（不能插到瓶底，以免瓶中水溢出过多而影响结果），注入水中。
3．再用移液管取碘化钾—氢氧化钠混合液0.5ml，按上法插入液面下，将混合液注入水中。
4．密闭，振荡。放暗处2小时（产生沉淀）。
5．用移液管向溶液中部轻轻注入盐酸3ml，密闭，振荡。此时沉淀溶解，碘游离出来，液体呈黄至褐色。
6．将液体移至250ml三角烧瓶中（要从原瓶中全部倒出，再用蒸馏水冲洗），用0.01mol/L的硫代硫酸钠滴定，记下所需ml数。
因为碘与淀粉形成复合物，致使其与Na2 S2 O3 的反应变慢，易使所加Na2 S2 O3 过量。所以滴定时首先用Na2 S2 O3 滴定至溶液呈淡黄色，然后再加1%淀粉1─2滴，再继续滴定到蓝色消失（终点）。
根据实验结果，计算出每克鲜重每小时放氧的毫克数。
首先计算出标定后的Na2 S2 O3 （浓度为M，mol/L）1ml相当于O2 的mg重量为：
然后计算出用虹吸管吸到100ml三角烧瓶中的每ml水的含氧量为；
再计算出空白瓶中每ml水的含氧量：
最后计算出每g鲜重，每小时所放O2 的mg数（表观光合强度）：
化简为；
式中：
A为1号瓶所取水样的体积，ml。
V为1号瓶所取Aml水样消耗Na2 S2 O3 的体积，ml。
B为2号瓶所取水样的体积，ml。
V'为2号瓶所取Bml水样消耗Na2 S2 O3 的体积，ml。
M为标定后的Na2 S2 O3 浓度，mol/L。
V"为放蕴藻瓶中水的体积，ml。
g为蕴藻鲜重。
h为光合作用时间。
0.08为1ml 0.01mol/L浓度的Na2 S2 O3 相当于O2 的重量mg/ml。
0.01为标准Na2 S2 O3 的浓度，mol/L。
