Актуальность исследовательской работы на тему природные индикаторы. Исследовательская работа "природные индикаторы". Окраска в кислой

творческая работа

8 Применение природных индикаторов в народном хозяйстве и быту

Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценке химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать заключение о ее кислотности, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов. За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы .

Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную

информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее .

Окраска антоцианов связанна с показателем рН среды. При рН < 6 окраска карминово-красная, 6 -- фиолетовая, 8 -- синяя, 10 -- зеленая. Так, розовая гортензия, растущая на щелочных почвах, при подкислении грунта квасцами приобретают голубую окраску. Синие гиацинты, растущие вблизи муравейника, под влиянием паров муравьиной кислоты превращаются в красные . Для садоводов так же важен цвет семян, листьев и стеблей растений. Фиолетовая окраска - является индикатором на содержание в них углеводов - сахарозы, фруктозы и глюкозы, которые обусловливают холодостойкость растений. По этому характерному признаку можно вести предварительный отбор на морозоустойчивость растений, что не маловажно в нашей полосе. Так же антоцианы применяются в косметике, т.к. обладают стабилизирующим эффектом и являются коллагенами и в пищевой промышленности в виде добавки E163 в качестве природных красителей. Они применяются в производстве кондитерских изделий, напитков, йогуртов и других пищевых продуктов.

Растительные индикаторы можно использовать и в быту:

· определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств (приложение 5);

· удаление пятен растительного происхождения (приложение 5).

Геохимия алюминия

В биосфере Алюминий - слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот...

Жизнь и деятельность Д.И. Менделеева. Периодический закон

Исследования Д.И. Менделеева по органической химии связаны с его работами в области нефтяной, химической и угольной промышленности...

Свойства природных индикаторов имеют широкое применение (приложение 4)...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Данные последних лет свидетельствуют, что красящие вещества растений обладают многообразными лечебными эффектами и благотворно влияние на организм человека. Антоцианы имеют огромное биохимическое значение...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Для приготовления индикаторов из растительного сырья рекомендуется, использовать окрашенные растения или их части. Выбор растительного материала для приготовления индикаторов неограничен...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Для приготовления растительных индикаторов я выбрала следующие методы: Опыт № 1. Приготовление индикаторов из ягодного сахарного сиропа и свежих ягод. Цель: приготовление вытяжки антоцианов. Оборудование: сахарный сироп из клубники...

Минерал магнезит

Основной потребитель магнезита (более 95%) огнеупорная промышленность, где после обжига или плавления магнезит используется для изготовления магнезитовых, хромомагнезитовых огнеупорных изделий, которые применяются для кладки мартеновских...

Нанотехнологии. История развития

Основными направлениями использования нанотехнологий и наноматериалов в сельском хозяйстве являются биотехнология, прежде всего это относится к генной инженерии, производству и переработке продукции агропромышленного комплекса...

Обезжелезивание воды

Исходным материалом для образования и накопления железа в природных водах являются водовмещающие породы и породы, с которыми вода контактирует в процессе своей миграции. К их числу относятся песчано-гравийные и глинистые материалы...

Применение органических реагентов в аналитической химии

Кроме использования органических соединений для образования металлокомплексов...

Роль силикатной промышленности в народном хозяйстве

Как видно из вышеописанного большая часть силикатов используется в основном в строительстве. Также нельзя приуменьшать роль соединений кремния в таких отраслях промышленности, как производство товаров широкого потребления (посуды...

Свойства адамантана

В настоящее время единственным природным продуктом, содержащим адамантан и его гомологи, является нефть. Содержание этого углеводорода в нефти составляет всего 0,0001--0,03 % (в зависимости от месторождения)...

Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту

Индикатор - прибор, устройство, информационная система, вещество - объект, отображающий изменение какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме...

Экономическая оценка эффективности применения композитов Ф-4СФ/полианилин в качестве рН-индикаторов

Было проведено исследование для определения экономической оценки эффективности применения композитов Ф-4СФ/полианилин по сравнению с традиционными индикаторами...

Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценке химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать заключение о ее кислотности, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов. За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы .

Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную

информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее .

Окраска антоцианов связанна с показателем рН среды. При рН < 6 окраска карминово-красная, 6 -- фиолетовая, 8 -- синяя, 10 -- зеленая. Так, розовая гортензия, растущая на щелочных почвах, при подкислении грунта квасцами приобретают голубую окраску. Синие гиацинты, растущие вблизи муравейника, под влиянием паров муравьиной кислоты превращаются в красные . Для садоводов так же важен цвет семян, листьев и стеблей растений. Фиолетовая окраска - является индикатором на содержание в них углеводов - сахарозы, фруктозы и глюкозы, которые обусловливают холодостойкость растений. По этому характерному признаку можно вести предварительный отбор на морозоустойчивость растений, что не маловажно в нашей полосе. Так же антоцианы применяются в косметике, т.к. обладают стабилизирующим эффектом и являются коллагенами и в пищевой промышленности в виде добавки E163 в качестве природных красителей. Они применяются в производстве кондитерских изделий, напитков, йогуртов и других пищевых продуктов.

Растительные индикаторы можно использовать и в быту:

· определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств (приложение 5);

· удаление пятен растительного происхождения (приложение 5).

Карачаево – Черкесская республика

МКОУ «СОШ а. Малый Зеленчук имени Героя Советского Союза

Умара Хабекова »

Хабезского муниципального района

Исследовательская работа

по химии на тему:

«Индикаторы у нас дома».

Работу выполнила:

Калмыкова Сатаней

ученица 8 класса

Руководитель:

учитель химии высшей квалификационной категории

Охтова Елена Рамазановна

2015 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..……3

Теоретическая часть.

1 .1.Природные красители ……………………………………..............................4

1 .2.Понятие об индикаторах……………………………………………………..6

1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использования..7

1.4. Водородный показатель……………………………………………………..8

Практическая часть.

2.1.Получение природных индикаторов……………………………………...…9

2.2.Исследование среды растворов растительными индикаторами………….10

1. 1. Химические опыты с продуктами питания………………………….10

1. 1. Химические опыты с моющими средствами……………………...…11

Выводы…………………………………………………………………………...13

Заключение……………………………………………………………………….13

Список литературы……………………………………………………………....14

Введение

В природе мы встречаемся с различными веществами, которые нас окружают. В этом году мы начали знакомиться с интересным предметом - химия. Сколько же в мире веществ? Какие они? Зачем они нам нужны и какую пользу приносят? Нас заинтересовали такие вещества, как индикаторы.

На уроках химии нам учитель рассказала про индикаторы: такие индикаторы как лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый.

Индикаторы (от английского indicate-указывать) - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов можно определить среду раствора.

Мы решили выяснить: можно ли в качестве индикаторов использовать те природные материалы, которые есть дома.

Актуальность и новизна темы в том, что «в результате неконтролируемого обществом научно- технического прогресса на планете, вообще, и в России, в частности, из года в год ухудшается экологическая обстановка, как в городах, так и в сельской местности. В продаже появляются пищевые добавки - красители, тысячи лекарственных препаратов, сделанных из новых полимеров, качественно отличающихся от природных. Широкое распространение получила пищевая индустрия на основе технологии глубокой химической переработки натуральных продуктов, а также производство генетически изменённых злаков, овощей и фруктов. В результате этого мы уже сейчас живём в значительной степени искусственной, «токсической» экосистеме (атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере). Эта экосистема значительно отличается в худшую сторону от той, в которой жили наши предки».

Цель работы:

Изучить понятие об индикаторах;

Ознакомиться с их открытием и выполняемыми функциями;

Научиться выделять индикаторы из природных объектов;

Исследовать действие природных индикаторов в различных средах;

Методы исследования :

Изучение научно-популярной литературы;

Получение растворов индикаторов и работа с ними.

Гипотеза: Могут ли растения или овощи данной местности служить биоиндикаторами кислотности как экологически безопасные для здоровья человека.

Задачи:

приготовить растворы индикаторов, которые бы указывали на присутствие кислоты или основания;

Проверить кислотность среды мыла, чая и продуктов питания.

Предмет исследования: виноградный сок, свёкла, чай, моющие средства и продукты питания.

I . Теоретическая часть.

1.1. Природные красители.

Первые краски люди получали из цветов, листьев, стеблей и корней растений. С давних пор русские крестьяне пользовались растительными красителями, они окрашивали шерсть и льняные ткани в различные цвета. Для получения краски размельчённые части растений обычно кипятили в воде и полученный раствор выпаривали до густого или твёрдого осадка. Затем ткани кипятили в растворе красителя, добавляя для прочности окраски соду и уксус.

Главной составной частью краски является краситель. Краситель - это красящее химическое соединение, придающее материалу определённый цвет.

Использование природных красителей было известно ещё за 3000 лет до нашей эры. В прежние времена органические красители добывались исключительно из организмов животных и растений. Например, из листьев тропического растения индигоферы, растущих в Индии, выделяли фиолетово-синий краситель- индиго . Из листьев рода лавсония (хенна) семейства дербенниковых и поныне выделяют хну- краску красно- оранжевого цвета, хну зелёную получают из высушенных и протертых листьев калины, которые широко используется для укрепления и окраски волос. Для окрашивания шёлка, бумаги, древесины и пищевых продуктов китайцы с древних времён используют краситель куркумин, содержащийся в корневищах и стеблях растений рода куркума (карри). В России издавна для крашения тканей, яиц на пасху использовали шелуху лука, листвяную кору, берёзовые веники, сон-траву (подснежник); цветки ноготков, ягоды можжевельника и другие красители, выделяемые из растений, произрастающих в наших климатических условиях.

Цвет красок преимущественно обусловливают входящие в их состав пигменты (от лат. «pigmentum»- краски). Пигменты бывают разные: природные и синтетические, органической и неорганической природы, хроматические (от греч. «croma»-«цвет») и ахроматические. Ахроматические пигменты определяют белую и чёрную окраски, а также всю лежащую между ними серую цветовую гамму.

Пигменты , в биологии - окрашенные вещества тканей организмов, участвующие в их жизнедеятельности. Обусловливают окраску организмов; у растений участвуют в фотосинтезе (хлорофиллы, каротиноиды), у животных - в тканевом дыхании (гемоглобины), в зрительных процессах (зрительный пурпур), защищают организм от вредного действия ультрафиолетовых лучей (у растений - каротиноиды, флавоноиды, у животных - главным образом меланины). Некоторые пигменты применяют в пищевой промышленности и медицине.

Пигменты (от лат. pigmentum - краска), в химии - окрашенные химические соединения, применяемые в виде тонких порошков для крашения пластмасс, резины, химических волокон, изготовления красок. Подразделяются на органические и неорганические. Из органических наиболее важны азопигменты, пигменты фталоцианиновые и полициклические. К пигментам относят также органические лаки.

Неорганические пигменты делятся на природные и искусственные (сажа, ультрамарин, белила и др.). Краски минеральные (природные), природные пигменты (охры, желтый сурик, киноварь, мумие, мел, ляпис-лазурь и др.), используемые для окраски материалов.

Растительные краски не хранятся долго, как анилиновые, поэтому их не применяют в промышленности. Красители используют не только для окраски тканей, но и для приготовления напитков, кремов, карамели. Многие овощи обязаны своей окраской пигментам - каротиноидам. Многочисленные представители семейства каротинов отличаются друг от друга составом и строением молекул, что влияет на оттенки их окраски, но у всех у них есть одно общее свойство - растворимость в жирах.

С развитием химии природные красители стали вытесняться синтетическими. В наши дни насчитывается более 15000 красителей самых различных оттенков принадлежащих к разным классам соединений.

1.2. Понятие об индикаторах.

Индикаторы – значит «указатели». Это вещества, которые меняют цвет в зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или нейтральную среду. Больше всего распространены индикаторы - лакмус, фенолфталеин метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус. Лакмус – водный настой лакмусового лишайника, растущего на скалах в Шотландии.

Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский физик и химик Роберт Бойль. Бойль проводил различные опыты. Однажды, когда он проводил очередное исследование, зашел садовник. Он принес фиалки. Бойль любил цветы, но ему необходимо было проводить эксперимент. Бойль оставил цветы на столе. Когда ученый закончил свой опыт он случайно посмотрел на цветы, они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. И – что за чудеса- фиалки, их темно- фиолетовые лепестки, стали красными. Бойль заинтересовался и проводил опыты с растворами, при этом каждый раз добавлял фиалки и наблюдал, что происходит с цветками. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Ученый понял, что цвет фиалок зависит от того, какой раствор находится в стакане, какие вещества содержатся в растворе. Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Бойль опустил в настой лакмусового лишайника обыкновенные бумажные полоски. Дождался, когда они пропитаются настоем, а затем высушил их. Эти хитрые бумажки Роберт Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора. Именно индикаторы помогли ученому открыть новую кислоту - фосфорную, которую он получил при сжигании фосфора и растворении образовавшегося белого продукта в воде.

Если нет настоящих химических индикаторов, для определения кислотности среды можно успешно применять… домашние, полевые и садовые цветы и даже сок многих ягод – вишни, черноплодной рябины, смородины. Розовые, малиновые или красные цветы герани, лепестки пиона или цветного горошка станут голубыми, если опустить их в щелочной раствор. Так же посинеет в щелочной среде сок вишни и смородины. Наоборот, в кислоте те же «реактивы» примут розово – красный цвет.

Растительные кислотно-основные индикаторы здесь – красящие вещества - антоцианы. Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам и плодам.

Красящее вещество свеклы бетаин или бетанидин в ще лочной среде обесцвечивается, а в кислой - краснеет. Вот почему такой аппетитный цвет у борща с квашеной капустой.

1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использования.

Индикаторы имеют различную классификацию . Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-основных индикаторов, с некоторыми из них можно познакомиться в школьной химической лаборатории.

Фенолфталеин (продается в аптеке под названием "пурген") - белый или белый со слегка желтоватым оттенком мелкокристаллический порошок. Растворим в 95 % спирте, практически не растворим в воде. Бесцветный фенолфталеин в кислой и нейтральной среде бесцветен, а в щелочной среде окрасится в малиновый цвет. Поэтому фенолфталеин используется для определения щелочной среды.

Метиловый оранжевый - кристаллический порошок оранжевого цвета. Умеренно растворим в воде, легко растворим в горячей воде, практически нерастворим в органических растворителях. Переход окраски раствора от красной к желтой.

Лакмоид (лакмус) - порошок черного цвета. Растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Переход окраски раствора от красной к синей.

Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора, либо немного порошка к исследуемому раствору.

Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных при комнатной температуре. Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета или без него.

1.4. Водородный показатель.

Индикатор бумажный универсальный имеет шкалу для определения среды (рН).

Водородный показатель, pH – величина, характеризующая концентрацию ионов водорода в растворах. Это понятие было введено в датским химиком . Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni - сила водорода, или pondus hydrogenii - вес водорода. Водные растворы могут иметь величину pH в интервале 0-14. В чистой воде и нейтральных растворах pH =7, в кислых растворах pH <7 и в щелочных pH >7. Величины pH измеряют при помощи кислотно-щелочных индикаторов.

Таблица №1

Цвет индикатора в различных средах.

Название индикатора

Цвет индикатора в различных средах

в кислой

в нейтральной

в щелочной

Метиловый оранжевый

Красный

(рН < 3,1)

Оранжевый

(3,1 < pH < 4,4)

Желтый

(рН > 4,4)

Фенолфталеин

Бесцветный

( pH < 8,0)

Бесцветный

(8,0 < pH < 9,8)

Малиновый

( pH > 9,8)

Лакмус

Красный

( pH < 5)

Фиолетовый

(5 < pH < 8 )

Синий

( pH > 8 )

Водородный показатель - важнейшая характеристика биологических жидкостей; крови, лимфы, слюны, желудочного, кишечного и клеточного сока. Поэтому его часто определяют при клинических анализах, оценивая здоровье человека.

Обозначение pH широко применяется в химии, биологии, медицине агрономии, экологии и в других сферах жизни. Не случайно о нем так много говорится в средствах массовой информации, и даже далекие от химии люди живо интересуются этим понятием. В телевизионных экранах показывают, как изменяется pH во рту человека после чистки зубов такой-то пастой или после жевания такой-то резинки… Абсолютно нейтральной среде соответствует значение pH , равное точно7.Чем раствор более кислый, тем меньше pH , а в присутствии щелочи pH становится больше 7.

II . Практическая часть.

2.1. Получение природных индикаторов.

Для получения природных индикаторов мы поступили следующим образом. Исследуемый материал натёрли на тёрке, затем прокипятили, так как это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Растворы налили в прозрачную посуду. Чтобы узнать, какой отвар служит индикатором на ту или иную среду и как изменяется его цвет, надо было провести испытание. Взяли пипеткой несколько капель самодельного индикатора и добавляли их поочередно в кислый или щелочной раствор. Кислым раствором служил столовый уксус, а щелочным - раствор пищевой соды. Если, к примеру, добавить к ним ярко-красный отвар из свёклы, то под воздействием уксуса он станет красным, соды - красно-фиолетовым, а в воде – бледно-розовым, т.к. в воде среда нейтральная.

Результаты всех этих опытов тщательно записывали в таблицу №2; ее образец мы здесь приводим.

Таблица № 2

Индикатор

Цвет раствора

исходный

в кислой среде

в щелочной среде

Виноградный сок

Темно-красный

Красный

Зеленый

Свекла красная

Красный

Ярко-красный

Красно - фиолетовый

Лук фиолетовый

Светло-лиловый

Розовый

Светло-зелёный

Красно - кочанная капуста

Фиолетовый

Красный

Светло-зелёный

Виноградный сок

Красный

Красный

Светло - зелёный

Также обычный чай можно использовать в домашних условиях как индикатор. Мы заметили, что чай с лимоном гораздо светлее, чем без лимона. В кислой среде он обесцвечивается, а в щелочной становится более темным.

чай нейтральная среда чай в кислой и щелочной среде

2.2. Исследование среды растворов растительными индикаторами.

Для начала необходимо было повторить правила техники безопасности при работе с химическими реактивами и оборудованием.

2.2.1. Химические опыты с продуктами питания.

Мы решили с помощью природного индикатора – отвара свёклы – проверить кислотность среды молока 2,5% и сметаны 20%. В молоко добавили несколько капель отвара свёклы. Раствор стал бледно-розовый. Значит в молоке среда ближе к нейтральной. Тот же опыт повторили со сметаной. Цвет сметаны после добавления природного индикатора был насыщенно розовым. Это ближе к слабо - кислой среде. Вывод такой: в молоке нейтральная среда, а в сметане - кислая среда. Виноградный сок дал интересные результаты. В щелочной среде сок стал синим, в кислой – красным, в нейтральной – розовым. Далее мы добавили виноградный сок в молоко и сметану. В молоке он стал светло-зелёным, а в сметане – бледно-розовым. Значит в сметане слабо-кислая среда.

Таблица № 3

Исследуемый продукт

Цвет свёклы

Среда

Молоко 2,5 %

Бледно-розовый

Нейтральная

Сметана 20 %

Розовый

Слабо-кислая

2.2.2. Химические опыты с моющими средствами.

Далее мы решили проверить среду в мыле и стиральном порошке. Для этого исследовали порошок «Тайд», мыло « DOVE » и хозяйственное мыло. Сначала приготовили растворы этих моющих средств. В каждый раствор добавили индикатор – отвар свёклы. В хозяйственном мыле индикатор стал фиолетовым, а в мыле « DOVE » – розовым. Значит в хозяйственном мыле сильно - щелочная среда, а мыло « DOVE » имеет нейтральную среду. Очень большое содержание щелочи в мыле наносит большой вред коже рук. В «хозяйственном мыле» большое содержание щелочи, в то время как в мыле « DOVE » самое низкое содержание щелочи (нейтральная среда). Из этого можно сделать вывод: в мыле « DOVE » самое низкое содержание щелочи, следовательно, оно является более безопасным для кожи рук. В раствор порошка «Тайд» добавили наш индикатор. Раствор стал фиолетовым, а через несколько минут – обесцветился. Значит в растворе порошка сильно - щелочная среда. Таким способом можно проверить кислотность любого моющего средства.

Таблица № 4

Изменение цвета индикатора в моющих средствах

Исследуемый раствор

Цвет

Среда

Порошок «Тайд»

фиолетовый

щелочная

Мыло хозяйственное

фиолетовый

щелочная

Мыло « DOVE »

розовый

нейтральная

Любая работа должна выливаться в практическую ценность. В процессе опытов как-то само - собой пришло предложение покрасить яйца нашими натуральными красителями. Протертое свекольным соком яйцо окрашивается в бордовый цвет. Шелуха лука - коричневый цвет. Приготовленные индикаторы долго хранить нельзя, они разрушаются в воде. Продлить их действие можно, пропитав экстрактом фильтровальную бумажку, а затем высушив её. Хранить такие бумажки следует в закрытой упаковке.

Выводы.

Изучая индикаторы мы пришли к таким выводам:

Кислотно-основные индикаторы необходимы в химическом анализе, для определения среды растворов.

Существуют природные растения, которые проявляют свойства кислотно-основных индикаторов.

В качестве природных индикаторов можно использовать ярко окрашенные плоды свёклы, чая и виноградный сок.

Растворы природных индикаторов можно приготовить и использовать в домашних условиях.

Природные индикаторы также являются вполне «точными» определителями кислотности жидкостей, как и наиболее «профессиональные» индикаторы: лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый.

Красящие вещества растений в кислой среде дают оттенки красных тонов, в щелочной среде – фиолетовый, а в нейтральной – розовый.

Заключение.

В заключении хочу сказать, что я научилась выявлять среду растворов, показывающее действие растворов мыл на кожу рук, синтетических моющих средств на ткани при стирке белья.

Результатом этой работы (исследовательской) стало развитие моего творческого мышления и практической деятельности, формирование интереса к познанию химических явлений и их закономерностей.

В конце хочу выразить свое отношение к химии словами М. Горького: «Прежде всего и внимательнее всего изучайте химию. Это изумительная наука, знаете…Ее зоркий, смелый взгляд проникает в огненную массу солнца и во тьму земной коры, в невидимые частицы вашего сердца, и в тайны строения камня, и в безмолвную жизнь дерева. Она смотрит всюду и, везде открывая гармонию, упорно ищет начало жизни…»

Список литературы

1. Алексеева А. А.. Лекарственные растения. / А. А. Алексеева Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1974.- 178 с.

2 .Аликберова Л. Ю. Занимательная химия / Л. Ю. Аликберова М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. - 560 с

3 . Дженис В. К. 200 экспериментов / В.К. Дженис М.: АСТ-ПРЕСС, 1995. - 252 с

4 . Кузнецова Н. Е. Химия. Учебник для 10 класса / Н.Е.Кузнецова М: Вентана-Граф, 2005.- 156 с.

5. Николаев Н. Г. Краеведение / Н.Г. Николаев, Е.В. Ишкова М.: Учпедгиз, 1961.- 164с.

6 . Новиков В. С. Школьный атлас - определитель высших растений / В.С. Новиков, И.А. Губанов М: Просвещение, 1991. – 353 с.

7. Савина Л. А. Я познаю мир. Детская энциклопедия Химия / Л.Я. Савина М: АСТ, 1997.- 356с.

8. Синадский Ю. В. Целебные травы / Ю.В. Синадский, В.А. Синадская М: Педагогика, М. 1991.- 287с.

9 . Сомин Л. Е. Увлекательная химия / Л.Е. Сомин М.: Педагогика, 1978.- 383 с.

Слайд 1

«Природные индикаторы» ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Работу выполнили ученицы 11 класса Муниципального автономного общеобразовательного учреждения Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева Гунько Елена Алексеевна и учитель биологии и химии Ковальчук Елена Викторовна.
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева.
пгт. Любохна, 2013г.

Слайд 2

СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Введение Глава 2. Основная часть 2.1. Из истории индикаторов. Классификация индикаторов. 2.2. Природные индикаторы. Биохимическая роль природных индикаторов. Требования к индикаторам. Глава 3. Экспериментальная часть 3.1. Методика изготовления индикаторов из природного сырья. 3.2. Таблица с результатами исследований. 3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов. 4. Заключение. 5. Рекомендации. 6. Литература.

Слайд 3

1.Введение
Индикаторы – вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды. Название «индикаторы» происходит от латинского слова indicator, что означает «указатель». В химической лаборатории или на заводе индикаторы в наглядной форме расскажут о том, прошла ли до конца химическая реакция или нет, достаточно добавлено одного реактива к другому или нужно еще добавлять. При изучении кислот и оснований на уроках химии я узнала, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, то есть изменяют свою окраску при изменении кислотности среды. Меня заинтересовал вопрос: какие растения могут использоваться в качестве индикаторов? Можно ли приготовить растворы растительных индикаторов самостоятельно? И можно ли приготовленные растворы индикаторов использовать для определения реакции среды моющих средств для посуды, чтобы выявить, оказывают ли они негативное влияние на кожу рук. Актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, таких как, например, химия.

Слайд 4

1.Введение
Цель работы: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов в растительных объектах, изучить их свойства, определить с их помощью реакцию среды растворов моющих средств для посуды. Задачи исследования: 1) Изучить литературные источники по теме; 2) Исследовать природные объекты на наличие индикаторов; 3)Изучить свойства индикаторов, содержащихся в природных объектах; 4)Провести исследование по определению реакции среды растворов моющих средств для посуды. Объекты исследования: ягоды вишни, клубники, рябины, черники, брусники, ежевики, черноплодной рябины, чёрной смородины; листья краснокочанной капусты, петрушки, чёрной смородины; плоды: свеклы; цветки: красной розы, красной герани, разноцветной гвоздики. Гипотеза исследования: если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно использовать в качестве индикаторов Методы исследования: 1. Изучение научной литературы по данному вопросу 2. Качественный анализ. 3. Наблюдение.

Слайд 5

2.1. Из истории индикаторов
История индикаторов начинается в XVII веке. Еще в 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками (см. рисунок), из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора. Об этом можно прочитать в трудах знаменитого физика и химика XVII века Роберта Бойля. В 1663 году был открыт лакмус – водный настой лишайника, растущего на скалах Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим, Бойль на пробу добавил несколько капель настоя лакмуса к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом. Фенолфталеин, который применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии. Что касается индикатора метилового оранжевого, открытого в 1887 году, он действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

Слайд 6

2.1. Классификация индикаторов
Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикаторов имеют разное строение. Примером может служить общеизвестный индикатор фенолфталеин. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул и раствор бесцветен, а в щелочной среде – в виде ионов и раствор имеет малиновый цвет. Помимо кислотно-основных применяют и другие типы индикаторов. Окислительно-восстановительные индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от того, что присутствует в растворе окислитель или восстановитель. Такими индикаторами служат вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная и восстановленная формы имеют разные окраски. Например, окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветную. Широкое распространение получили комплексонометрические индикаторы – вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексные соединения. Некоторые вещества, адсорбируются на поверхности осадка, изменяя его окраску; такие индикаторы называются адсорбционными. При определении среды мутных или окрашенных растворов, в которых практически невозможно заметить изменение окраски обычных кислотно-основных индикаторов, используют флуоресцентные индикаторы. Они светятся (флуоресцируют) разным цветом в зависимости от рН раствора. При этом важно, что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора. Нередко используются универсальные индикаторы – смесь нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН (например, от 1 до 11). Раствором универсального индикатора часто пропитывают полоски бумаги, которые позволяют быстро (хотя и с не очень высокой точностью) определить рН анализируемого раствора, сравнивая окраску полоски, смоченной раствором с эталонной цветовой шкалой.

Слайд 7

2.2 Природные индикаторы
Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять индикаторы, выделенные из природного сырья. Исходным сырьем могут служить цветы герани, лепестки пиона или мальвы, ирис, темные тюльпаны или анютины глазки, а также ягоды малины, черники, черноплодной рябины, соки вишни, смородины, винограда, плоды крушины и черемухи. Эти природные индикаторы содержат окрашенные вещества (пигменты), способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие и, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом. Такими пигментами являются, прежде всего, антоцианы: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет. Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам, плодам и осенним листьям. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков и увядании листьев Антоцианы - неустойчивые соединения, в клетках растений обычно содержится несколько различных антоцианов, и проявление их связано с химическим составом почвы и возрастом растения. Обычный чай – тоже индикатор. Если в стакан с крепким чаем капнуть лимонный сок или растворить несколько кристалликов лимонной кислоты, то чай сразу станет светлее. Если же растворить в чае питьевую соду, раствор потемнеет (пить такой чай, конечно, не следует). Чай же из цветков каркаде дает намного более яркие цвета. Индикатором являются и обычные чернила, которые под влиянием кислоты изменяют окраску с фиолетовой на зеленую, и вновь приобретают фиолетовую окраску при нейтрализации кислоты щелочью.

Слайд 8

2.2 Биохимическая роль индикаторов
Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память. Антоцианы – мощные антиоксиданты, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Слайд 9

2.2 Требования к индикаторам
Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять следующим необходимым условиям: 1) должно быть слабой кислотой или слабым основанием; 2) его молекулы и ионы должны иметь разную окраску; 3) окраска их должна быть чрезвычайно интенсивной, чтобы быть заметной при добавке к испытуемому раствору малого количества индикатора. У природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют (более устойчивы спиртовые растворы). Другой недостаток – слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной.

Слайд 10

3.1. Собственные исследования
В течение лета готовила индикаторы. Исходным сырьем служили растения. Из всех собранных растений поочередно получала вытяжки. Для этого плоды измельчала, заливала водой и кипятила в течение 1-2 минут. Затем раствор охлаждала и отфильтровывала. Полученный фильтрат разбавляла спиртом из расчета два объема фильтрата и один объем спирта с целью предохранения его от порчи. Вытяжки из лепестков цветков и листьев готовила аналогично. Для приготовления индикаторов использовалась химическая посуда: пробирки, химические стаканы, пипетки, воронки, фильтровальная бумага, водяная баня. Потребовались также дистиллированная вода, растворы с кислотной и щелочной средой. Кислым раствором служил столовый уксус (9%), а щелочным – раствор стиральной (кальцинированной) соды. Приготовленные растительные индикаторы испытывала при действии на них кислыми и щелочными растворами. Были исследованы плоды, лепестки, листья, цветки следующих растений: вишня, клубника, черника, брусника, ежевика, черноплодная рябина, свекла, черная смородина, гвоздика, красная роза, краснокочанная капуста, красная герань, петрушка, рябина. Результаты исследования занесены в таблицу 1.

Слайд 11

3.2. Результаты исследования растений-индикаторов

ТАБЛИЦА 1:
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА ЦВЕТ РАСТВОРА ЦВЕТ РАСТВОРА
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА в кислой среде (рН > 7) в щелочной среде (рН Вишня (ягоды) Темно-красный Ярко-красный Грязно-зеленый
Клубника (ягоды) Розовый Оранжевый Светло-коричневый
Рябина (ягоды) Красный Малиновый Розовый
Черника (ягоды) Светло-фиолетовый Фиолетовый Грязно-зеленый
Брусника (ягоды) Темно-красный Желтый Оранжевый
Ежевика (ягоды) Темно-фиолетовый Красный Коричневый
Черноплодная рябина (ягоды) Бордовый Красный Грязно-зеленый
Свекла (плоды) Рубиновый Ярко-красный Желтый
Краснокочанная капуста (листья) Темно-фиолетовый Зеленый Сиреневый
Черная смородина (ягоды) Бордовый Красный Зеленый
Черная смородина (листья) Желто-зеленый Желтый Коричневый
Петрушка (листья) Желто-зеленый Светло-коричневый Желтый
Красная роза (цветы) Розовый Бордовый Ярко-красный
Разноцветная гвоздика (цветы) Бурый Бледно-розовый Желтый
Красная герань (цветы) Красный Оранжевый Светло-коричневый

Слайд 12

3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов

На уроках биологии я узнала, что внешняя поверхность эпидермиса покрыта микроскопически тонким слоем – кислотной мантией. В эпидермисе протекает множество биохимических процессов. В результате образуются кислоты – молочная, лимонная и другие. Плюс к этому: кожное сало и пот. Все это и составляет кислотную мантию кожи. Следовательно, нормальная кожа имеет кислую реакцию, рН кожи составляет в среднем 5,5. При использовании моющих средств для посуды, имеющих щелочную среду, мы нарушаем нормальную кислотную среду кожи рук. Для предохранения кожи рук от негативного воздействия моющие средства для посуды должны иметь значение рН, соответствующее значению рН кислотной мантии эпидермиса. С помощью приготовленных растворов природных индикаторов я проверила, какую среду имеют различные моющие средства для посуды.

Слайд 13

3.3. Реакция среды растворов моющих средств для посуды

ТАБЛИЦА 2:
№ Моющее средство для посуды Растительный индикатор Окраска индикатора Среда раствора
1 «Миф» Отвар краснокочанной капусты Бледно-зеленая Слабощелочная
2 «Fairy» Отвар краснокочанной капусты Зеленая Щелочная
3 «AOS» Отвар клубники Бледно-желтая Слабощелочная
4 «Pril» Отвар ягод черноплодной рябины Бледно-розовая Слабокислая

Слайд 14

4. Заключение

Проведя исследовательскую работу, я пришла к следующим выводам: - многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают; - растворы растительных индикаторов можно использовать, например, в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов моющих средств для посуды в домашних условиях; - самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими реактивами. По результатам исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов. Причем, здесь наблюдается следующая закономерность – все данные природные объекты в кислотной среде преимущественно окрашиваются в красный цвет, а в щелочной среде – в зелено-желтый. И это доказывает, что они действительно содержат антоцианы. Данное исследование показало, что в природе существуют такие растительные объекты, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому мы можем назвать их природными индикаторами.

Слайд 15

1)Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах. 2)Растительные индикаторы можно использовать и в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты. 3)Для определения состава лекарств, которые употребляют для лечения, можно использовать природные индикаторы. Многие лекарственные препараты представляют собою кислоты, соли и основания. Изучив их свойства, можно обезопасить себя. Например, аспирин (ацетилсалициловая кислота), многие витамины нельзя принимать на голодный желудок, так как кислоты, входящие в их состав, будут повреждать слизистую желудка. 4)Результаты исследовательской работы можно использовать для определения рН (водородный показатель) различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными. 5)Моющие средства для посуды «Миф», «Fairy», «AOS» имеют щелочную и слабощелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, так как щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса; 6) В стихотворении известного английского поэта Р.Киплинга «Синие розы», есть такие строки: Как – то милой я принес целый ворох красных роз. Не взяла она – и в слезы, синие найди ей розы. Зря изъездил я весь свет – синих роз под солнцем нет. Конечно, нет малиновых васильков и синих ландышей, но придать цветам фантастическую окраску можно. В цилиндр налить концентрированный нашатырный спирт и поместить красный цветок розы. Через несколько минут можно наблюдать изменение окраски. При взаимодействии с парами нашатырного спирта окраска красной розы становится синей.

Слайд 16

6. Список литературы

1.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2002. 2.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. 3.Оганесян Э.Т. Руководство по химии для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 1998. 4.Савина Л.А. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. – М.: АСТ, 1996. 5.Новый энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия. Ринол Классик, 2000. 6.Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982. 7.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002. 8.Интернет-ресурсы. 9. Пилипенко А.Т. «Справочник по элементарной химии». Киев «Наукова думка». 1973г. Стр.164 -167. 10. Байкова В.М. «Химия после уроков». 1976г. Стр. 90-95. 11. Научно – практический журнал «Химия для школьников» №4 2007г. стр.60 12. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007г. 13. Балаев И.И. «Домашний эксперимент по химии». 14. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. «Химический эксперимент в школе» г. Москва. 1987г. 15. Информация с веб – сайта alchemic.ru «Добрые советы».

Стародумова Алена

Люди сталкиваются с необходимостью выяснения реакции среды растворов не только в химической лаборатории, но и в быту. В этом им могут помочь некоторые растения. Проектная работа учащейся 8 класса Татьянинской школы посвящена изучению индикаторных свойств съедобных растений.

Скачать:

Предварительный просмотр:

ЧУОО «Татьянинская школа»

Природные индикаторы

Проект ученицы 8 класса

ЧУОО «Татьянинской школы»

Стародумовой Алёны

Руководитель проекта –

учитель химии

Захарова Зоя Геннадьевна

2015 год

Введение ……………… 2

Глава 1 ………………………………… 3

Глава 2 ……………………………………… 7

Глава 3 ……………………………………… 10

Заключение ………………………………… 13

Список использованной литературы …… 14

Введение.

Человеку важно знание кислотности среды не только в химической лаборатории, но и в повседневной жизни. Дома мы используем такие кислоты, как уксусная, лимонная, щавелевая; щелочные растворы аммиака, соды, извести. А ведь среди кислот и щелочей много опасных, агрессивных веществ, способных вызывать ожоги. Их нельзя пробовать на вкус. Для определения среды раствора существуют специальные вещества – индикаторы.

Об индикаторах я узнала на занятиях естественно-научного кружка «УМКИ». Также это понятие встречается и на уроках химии. Мне стало интересно узнать, могут ли растения проявлять свойства индикаторов, и если могут, то все, или только некоторые? Поэтому именно природные индикаторы стали темой моего проекта. Целью моего проекта является: выявить кислотно-щелочные индикаторы среди съедобных растений. Для достижения этой цели мне нужно выполнить следующие задачи:
1) изучить литературу по теме «Индикаторы»;

2) приобрести навыки пользования химическими реактивами и оборудованием, проведения опытов.;

3) по результатам эксперимента составить таблицу изменения окраски различных съедобных растений в зависимости от рН среды;

4) провести мастер-класс по приготовлению индикаторов из растительного сырья на занятии естественно-научного кружка в 6 классе.

Объектом моего исследования являются индикаторы, а предметом исследования – природные индикаторы.

При выполнении проекта, я использую методы наблюдения, эксперимента, сравнения, анализа.

Глава 1

Химические индикаторы.

§1. Что такое индикаторы?

Википедия дает общее определение понятие индикатора так:

индикатор (от латинского слова indicator – указатель) – это информационная система, вещество, прибор, устройство, отображающее изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме , наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим способом.

Понятие «индикатор» используется в разных областях науки.

Индикатор, с точки зрения социологии, - доступная наблюдению и измерению характеристика изучаемого объекта, позволяющая судить о других его характеристиках, недоступных непосредственному исследованию.

Индикатор, с точки зрения экологии, – система признаков, позволяющих оценить состояние экосистемы.

Индикатор, с точки зрения математики, – функция, устанавливающая принадлежность элемента множеству.

Индикаторы, с точки зрения химии, - химические вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации компонента в растворе.

Химический энциклопедический словарь среди индикаторов выделяет: адсорбционные, изотопные, кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексонометрические, люминесцентные индикаторы.

Моя работа посвящена кислотно-основным индикаторам.

Кислотно-основные индикаторы - органические и неорганические вещества, используемые для определения водородного показателя pH или установления конечной точки титрования (обычно по изменению окраски). Причина изменения цвета индикаторов заключается в изменении строения молекул индикатора в кислотной и щелочной среде, что приводит к изменению спектра поглощения раствора.

§2. Из истории открытия индикаторов.

Выделенные из растений пигменты – красящие вещества – были известны еще в Древнем Египте и Древнем Риме.

Начало использования органических веществ в качестве индикаторов связано с именем Роберта Бойля, английского физика и химика, который открыл индикаторы. Однажды, изучая свойства соляной кислоты, Бойль случайно пролил ее на цветки фиалок, принесенные садовником. Спустя некоторое время лепестки стали ярко-красными. Бойль заинтересовался этим явлением. Он опускал фиалки в разные растворы и, наконец, понял, что цвет фиалок зависит от того, какие вещества содержатся в растворе. Бойль также начал экспериментировать с другими растениями. Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником, цвет которого кислоты изменяли на красный, а щелочи – на синий. Тогда Бойль опустил в настой лакмусового лишайника бумажные полоски и высушил их. Полученные полоски Роберт Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора.

Вероятно, самый старый кислотно-основной индикатор – лакмус. Еще в 1640 ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим. Вначале с помощью нового индикатора исследовали минеральные воды, а примерно с 1670 года его начали использовать в химических опытах. В 1704 немецкий ученый М.Валентин назвал эту краску лакмусом; это слово и осталось во всех европейских языках, кроме французского (по-французски лакмус – tournesol, что дословно означает «поворачивающийся за солнцем»; так же французы называют и подсолнечник). Вскоре оказалось, что лакмус можно добывать и из более дешевого сырья, например, из некоторых видов лишайников.

§3. Кислотно-щелочные индикаторы.

С развитием химии росло число кислотно-щелочных индикаторов. Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в науку в 1871 году немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877году.

В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-щелочных индикаторов. С некоторыми из них мы можем познакомиться в школьной химической лаборатории. Фенолфталеин – в химии - индикатор, выраженный бесцветными кристаллами без вкуса и запаха. Температура плавления - 259-263 °С. В медицине – слабительное средство (устаревшее название – пурген). В щелочной среде окрашивается в ярко-малиновый цвет, а в нейтральной и кислотной среде бесцветен. Лакмус (лакмоид) - индикатор, добываемый из некоторых лишайников, и окрашивающийся под действием кислот в красных цвет, а под действием щелочей – в синий. Метиловый оранжевый – кислотно-основной индикатор, синтетический органический краситель из группы азокрасителей. В кислотах проявляет розовую окраску, а в щелочах – желтую.

Таблица 1.

В таблице приведены распространенные в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений pH, вызывающих изменение окраски. Первая окраска соответствует значениям pH до интервала, вторая окраска – после интервала. Римские цифры в скобках отвечают номеру перехода окраски (для многоцветных индикаторов).

§4. Водородный показатель.

В химии различают нейтральную, кислотную и щелочную реакцию среды раствора.

Щелочи – это гидроксиды щелочных, щелочноземельных металлов и аммония. Слово «щёлочь» происходит от слова «щёлок». Так называли мылкий раствор, образующийся при варке золы. Щелочами в старину называли вещества, растворы которых мылки на ощупь. Щелочи использовались в мыловарении, производстве стекла, при окраске тканей. Позже научились производить едкие щелочи – гидроксиды щелочных металлов (NaOH, KOH).

Кислоты – это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут замещаться атомами металла. Первоначально под кислотой понимали вещество, раствор которого имеет кислый вкус. Главные минеральные кислоты – соляная (НСl), серная (H 2 SO 4 ) и азотная (HNO 3 ) были получены еще алхимиками.

С позиции теории электролитической диссоциации, кислотой называют электролит, диссоциирующий в водном растворе с образованием катионов лишь одного типа – Н + - ионов водорода; основание – это электролит, образующий при диссоциации лишь один тип анионов – гидроксид-ионы ОН _ .

Понятие «водородный показатель» было введено датским химиком Серенсеном в 1909 году. Показатель обозначают pH по первым буквам латинских слов potential hydrogen – сила водорода. Водородный показатель – отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов (рН = -lg), где – концентрация ионов водорода моль/л. Чем меньше рН, тем больше концентрация ионов водорода, то есть выше кислотность среды. В зависимости от концентрации ионов Н + ,в растворе может быть кислая, нейтральная или щелочная среда.
Дистиллированную воду, взятую при температуре 22 о С, принято считать нейтральной. Являясь слабым электролитом, вода частично диссоциирует на ионы Н + (в водных растворах он всегда гидратирован и присутствует в виде Н 3 О + ) и ОН _ . Их концентрации одинаковы и составляют при комнатной температуре 10 -7 моль/л, рН дистиллированной воды равен 7.

Если значение водородного показателя меньше 7, раствор является кислым, так как концентрация ионов водорода в нем выше концентрации гидроксид-ионов. А при рН больше 7, концентрация ионов водорода в растворе меньше концентрации гидроксид-ионов. Такие растворы называются щелочными. Дождевая вода обычно имеет слабокислую реакцию среды (рН = 6) за счет растворения в ней углекислого газа; дождь считается кислотным, если его рН меньше 5. Желудочный сок – это сильнокислая среда (рН = 1,7), а рН крови (7,4), слюны (6,9) и слезы (7) близок или равен нейтральному.

Глава 2

Растения – индикаторы.

§1. Индикационная геоботаника.

В старинных народных поверьях нередко говорилось о травах и деревьях, способных обнаруживать различные клады. Существует много книг, посвященных цветам-геологам. В «Уральских сказах» П.П. Бажова написано о волшебных цветах и «разрыв-траве», открывающих людям кладовые меди, железа, золота. В романе А.Г.Бармина «Руда» есть также разговор о цветах-геологах.

В последние годы были научно обоснованы связи между определенными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. К примеру, в Австрии и в Китае с помощью растений, предпочитающих почвы с большим содержанием меди, открыли залежи медной руды, а в Америке с помощью растений нашли месторождения серебра. Трёхцветные полевые фиалки, анютины глазки или полевой хвощ говорят человеку о том, что в почве,пусть и в минимальном количестве, но содержится цинк, золото. Розовый вьюнок и золотистая мать-и-мачеха целыми полянами разрастаются на глинистых и известковых почвах. На Алтае искали залежи меди «медной травкой» (качимом). Было замечено, что заросли качима часто встречаются в местах, где обнаружены выходы меди.

Нередко по уродливому развитию некоторых растений можно узнать о присутствии в почве многих полезных ископаемых. Например, на почвах с обычным содержанием бора такие растения, как полынь, прутняк, солянка, растут высокими, а на почвах с повышенным содержанием этого элемента эти растения становятся карликовыми. Измененная форма лепестков мака указывает на то, что под землей находятся залежи свинца и цинка.

Поможет отыскать воду и определить, пресная она или соленая, солодка – крупное растение с темной зеленью и красно-фиолетовыми кистями цветов. Если растение цветет пышно – вода пресная, если слабо и на листьях появляется светлый налет – вода соленая.

Иногда в растениях накапливается так много ценных элементов, что они сами становятся «рудой». Очень редкий металл бериллий накапливают ягоды брусники, кора лиственницы, горицвет амурский, а в золе обычной кукурузы или хвоща содержится много золота. Оказалось, что обычная лебеда содержит много свинца, а шалфей – германий и висмут. Самым хорошим разведчиком оказалась полынь. Над рудными зонами она содержит много ртути, свинца, цинка, серебра, сурьмы, мышьяка. Накопление рудных элементов и тяжелых металлов не проходит для растения бесследно, внешний вид его меняется. Бор тормозит рост растений, вызывает ветвистость. Растения не цветут, отмирают корни. Избыток бериллия меняет форму ветвей у молодых сосен. Если в почве много железа, растения имеют ярко-зеленую листву, кажутся сильными и здоровыми. А с приходом осени они первыми желтеют и теряют листья. Высокая концентрация в почве марганца обесцвечивает листья.

Значит, изучая химический состав растений, можно открыть новые месторождения. И сейчас геоботанический метод все еще применяется на практике. Возникла даже наука – «индикационная геоботаника», изучающая растения, чутко реагирующие на изменения окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр.

§2. Антоцианы и каротиноиды.

Природа – уникальное творение Вселенной. Этот мир красив, таинственен и сложен. Царство растений поражает многообразием красок. Цветовая палитра разнообразна и определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения, в состав которого входят пигменты - биофлавоноиды. Пигменты – это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хромопластах. Известно более 150 видов пигментов. К биофлавоноидам относятся, например, антоцианы и каротиноиды.

Широко распространенными в растительном мире красящими веществами являются антоцианы. Антоцианы (от греческих слов «цветок» и «синий») – природные красящие вещества из группы флавоноидов, относятся к гликозидам. Антоцианы придают растениям окраску в диапазоне от розовой до темно- фиолетовой. Они чаще всего растворены в клеточном соке, иногда встречаются в виде мелких кристаллов. Антоцианы легко извлечь из любых синих или красных частей растения. Если, к примеру, прокипятить нарезанный корнеплод столовой свеклы или листья краснокочанной капусты в небольшом количестве воды, то скоро она окрасится от антоциана в лиловый цвет. Но достаточно к этому раствору прибавить несколько капель уксусной, лимонной, щавелевой или любой другой кислоты, как он сразу же примет интенсивную красную окраску. Присутствие антоцианов в клеточном соке растений придает цветкам колокольчиков синий цвет, фиалок – фиолетовый, незабудок – небесно-голубой, тюльпанов, пионов, роз, георгинов – красный, а цветкам гвоздик, флоксов, гладиолусов – розовый. Почему же этот краситель является таким многоликим? Дело в том, что антоциан в зависимости от того, в какой среде он находится (в кислотной, нейтральной или щелочной), способен быстро изменять свой оттенок. Соединения антоциана с кислотами имеют красный или розовый цвет, в нейтральной среде – фиолетовый, а в щелочной – сине-зеленый.

Каротиноиды (от латинского слова «морковь») – это природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета, синтезируемые высшими растениями, грибами, губками, кораллами. Каротиноиды представляют собой полиненасыщенные соединения терпенового ряда, в большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода. Эти вещества неустойчивы на свету, при нагревании, при действии кислот и щелочей. Из растительных материалов каротиноиды могут быть выделены экстракцией органическими растворителями.

Естественные красители содержатся и в цветках, и в плодах, и в корневищах растений.

§3. Способы приготовления индикаторов из природного сырья.

Пигменты содержатся в клетках растений. Для того, чтобы получить индикатор, требуется извлечь их из клетки. Существует несколько способов сделать это: с помощью механического воздействия (измельчить, выжать сок), с помощью теплового воздействия (отварить), с помощью экстрагирования (лучше всего использовать полярный растворитель).

В качестве сырья лучше всего использовать лепестки или зрелые плоды. В то же время можно использовать заготовленные на зиму варенья, компоты, которые сохраняют окраску раствора (например, из черной смородины, малины). Неплохо подходят различные соки (желательно свежеприготовленные), например, из винограда или вишни.

К сожалению, из-за неустойчивости пигментов, отвары быстро портятся (плесневеют и скисают), поэтому готовить такие индикаторы надо непосредственно перед работой с ними.

Для проведения эксперимента нужно выделить из растения клеточный сок. Если исследуются сочные части растений – плоды, мясистые листья, корнеплоды – можно просто выжать из них сок. В каких-то случаях орган растения предварительно потребуется измельчить. Если полученный сок будет содержать комочки ткани растения, то его необходимо профильтровать. Если окраска сока получилась слишком интенсивной, его можно разбавить кипяченой водой.

Если нужно выделить вещества из сухих растений или жестких и кожистых частей растения (листьев, стеблей), то можно приготовить настой или отвар. Для этого исследуемые части растений измельчаются и заливаются горячей водой (для получения настоя) или варятся несколько минут (для получения отвара) при температуре кипения, пока цвет раствора не станет достаточно интенсивным.

Из листьев, стеблей, цветков, плодов растений можно получить спиртовой настой. Для этого потребуется этиловый спирт. Измельченные части растения помещаются в небольшую емкость, заливаются спиртом, емкость плотно закрывается крышкой, чтобы спирт не улетучился.

Глава 3

Экспериментальная часть.

§1. Изготовление индикаторов из растительного сырья.

Мы решили выяснить, какие из имеющихся дома съедобных растений можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов. Для опыта мы взяли мороженые ягоды черники, клубники, черной смородины, вишни, сливы, а также плоды томата (помидора), корнеплоды свеклы и моркови и листья краснокочанной капусты.

При проведении опытов мы использовали следующие материалы и оборудование:

1. стаканы
2. колбы
3. воронки
4. пробирки
5. ступки с пестиками
6. фильтровальную бумагу
7. воду
8. этиловый спирт

10. растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.

Ягоды мы растирали в ступке; помидор, капусту, свеклу и морковь мелко нарезали ножом (можно измельчить с помощью терки). Экстракцию пигмента (краски) из измельченного сырья проводили двумя способами:

1. с помощью спирта – этот растворитель помогает извлечь пигменты из клеток растений;
2. с помощью горячей (кипящей) воды – нагревание выше 70 о С приводит к разрушению мембран клеток, высвобождая биофлавоноиды.

Окрашенные спиртовые и водные растворы фильтровали с помощью бумажного фильтра (в домашних условиях можно использовать марлю или другую ткань), чтобы избавить настой от частиц растений. Полученные растительные растворы разливали в три пробирки.

Для тестирования в качестве кислой среды использовали раствор соляной кислоты (в домашних условиях можно взять уксус), в качестве щелочной среды – раствор гидроксида натрия (в домашних условиях можно использовать соду).

В одну пробирку с раствором добавляли HCl, а в другую NаОН, сравнивали изменение цвета с исходным раствором в третьей пробирке. Результаты

эксперимента приведены в таблице:

Таблица 2

Проведя опыты, мы установили, что растворы, изготовленные из моркови, томата, сливы практически не меняли свой цвет в зависимости от среды и не могут быть использованы в качестве индикаторов кислотности. Для этой цели лучше использовать в качестве сырья чернику, вишню, черную смородину, краснокочанную капусту. Это объясняется тем, какой пигмент дает окраску растению. Антоцианы обуславливают красно-фиолетовое окрашивание (черника, вишня, черная смородина, свекла) и в кислой среде становятся ярко-алыми, а в щелочной приобретают сине-зеленые оттенки. Другие пигменты – каротиноиды – обуславливают оранжевый цвет растений (морковь, томат) и практически не изменяют свой цвет в зависимости от среды.

Готовые растворы растительного сырья мы оставили в лаборатории. Через неделю мы заметили, что водные растворы помутнели, стали неоднородными, через 2 недели они начали плесневеть. А спиртовые настойки растений оставались прозрачными, цвет не меняли, их можно было продолжать использовать в качестве индикаторов.

§2. Мастер – класс на занятии кружка «УМКИ».

Своими знаниями о природных индикаторах я поделилась с учащимися 6-ых классов на занятии по химии естественно-научного кружка «УМКИ». Я рассказала ребятам о своих исследованиях и предложила им научиться готовить индикатор из ягод, которые часто имеются в каждом доме -черники, вишни, черной смородины. Под моим руководством учащиеся последовательно проделали следующие действия:

1. растирали ягоды в ступке пестиком;
2. заливали горячей водой помещенное в стакан растительное сырье;
3. фильтровали раствор;
4. окрашенные ягодные растворы разливали в 3 пробирки;
5. в одну пробирку добавляли соляную кислоту, в другую – гидроксид натрия;
6. сравнивали цвет растворов с исходным в третьей пробирке.

Ребята поняли, что сок многих ягод можно использовать в качестве индикатора кислотности среды.

Во время подготовки своего выступления, я волновалась, но когда начала выступать, волнение прошло. Я почувствовала себя в роли учителя. Ребята слушали меня с интересом, старательно выполняли мои команды. Я рада, что смогла рассказать им что-то новое, и что им понравилось занятие.

Заключение.

Работа над проектом была очень увлекательной. Я узнала много нового. Оказывается, использовать растительное сырье для получения индикаторов кислотности люди научились с древних времен. Самый известный индикатор – лакмус – изначально изготавливался из лишайников определенного вида. А английский ученый Р. Бойль в середине 17 века описывал в своих трудах приготовление индикатора из сока фиалок.

В химической лаборатории часто возникает необходимость узнать рН среды. Для этого используются синтетические индикаторы, с некоторыми из которых я познакомилась в ходе работы. Но с кислотными и щелочными растворами мы встречаемся не только в химии, но и в повседневной жизни: на домашней кухне, на садовом участке. И тут может пригодиться умение готовить индикатор из растений самостоятельно.

Проведя исследование свойств водных и спиртовых настоев нескольких видов растений, я сделала следующие выводы:

1. пигменты многих растений обуславливают изменение их окраски в зависимости от рН среды;
2. не все ярко окрашенные растения могут служить индикаторами кислотности среды;
3. водные настои плодов растений плохо хранятся, быстро мутнеют, а спиртовые долго не теряют своих свойств и могут использоваться продолжительное время.

Полученными в ходе работы над проектом знаниями я поделилась с учащимися шестых классов на занятиях естественно-научного кружка «УМКИ». С моей помощью ребята учились готовить кислотно-щелочные индикаторы из ягод черники, черной смородины, вишни.

В рамках этой работы мне не удалось исследовать свойства растений как индикаторов кислотности почвы, то есть изучить, какие виды растений произрастают на почвах с различным значением рН. Возможно, это будет целью моей следующей работы.

Список использованной литературы

1. Химический энциклопедический словарь. – М. «Советская энциклопедия», 1983

2. Химия: Энциклопедия для детей.- М., «Аванта+», 2000

3. Б.Д. Степин, Л.Ю.Аликберова. Книга по химии для домашнего чтения. - М., «Химия»,1995

4. Г.И.Штремплер. Химия на досуге: домашняя химическая лаборатория. - М., «Просвещение»,1996

5. http:// ru. wikipedia. org

6. http: // www. xumuk, ru

7. http: // nsportal. ru

9. http: // moizveti.ucoz.ru